2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造方案设计

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2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造方案设计
1 F/ B5 R6 c7 E
某厂有2台2DZ5.5-1.8/285-320循环机和2台2DZ5.5-1.9/285-320循环机，结合大修进行改造。建议先对2台2DZ5.5-1.8/285-320循环机用低阻力气阀、活塞环密封不漏、单双环正反向密封填料等技术，并进行扩缸改造。技术手段保证技术数据。循环机用低阻力气阀改造气阀后，气缸吸气压差、排气压差很小（可以忽略不计），最大活塞力降低，可以扩缸改造循环机，改造后最大活塞力不允许超过原机的。循环机应用活塞环密封不漏技术和单双环正反向填料密封技术后，泄漏极大地降低，泄漏系数取高值（0.99）。如某厂合成系统为φ600系统，2.5万吨/年合成氨生产能力，系统主管道为φ127×21，以补气在循环机之前进行设计，循环机改造后，开一台循环机应满足开4台改造后的H8-36/320压缩机生产。改造后的H8-36/320压缩机容积流量为41.5m3/min，吸气压力为0.14MPa(1.382大气压)，吸气温度40℃(313K)。合成补气占循环气量的90%，若合成塔进气温度为298K，循环机吸气压力为28.43 MPa，则合成新鲜气补气量为41.5×90%×4× =0.70121 m3/min=0.011687 m3/s，因合成塔大，按补气一般占循环气量的20%到25%，取为23%，所需循环机的容积流量为0.011687÷23%=0.05081 m3/s=3.0488 m3/min，取改造后循环机的容积流量为3.1 m3/min，则合成系统设备或管道内的最大流速为(3.1/60)÷(0.785×0.0852)=9.12m/s，未超出工艺设计要求的10m/s，若有流通截面积小于或等于φ127×21管道的设备和管道，都必须改大。改造后的循环机使用条件：进、出口压差≤3.0 MPa，合系统工艺管道、设备内的最大流速小于10 m/s。
/ z% {% F1 F, L0 e若开4台改造过的H8-36/320压缩机生产能力为：以3300Nm3半水煤气生产1吨合成氨，年生产310天计，单机年产合成氨能力(41.5×60×1.382× ×24)/3300×310=6767吨/年，4台压缩机年产合成氨能力为4×6767=27068吨/年。
0 q  {# C% ]! |: ~% K0 `" r
1、2DZ5.5-1.8/285-320循环机主要技术参数
1 I; f3 Y1 K2 u$ A/ M1 D0 @3 g
吸气压力27.9 MPa，排气压力31.43 MPa，吸、排气压差3.43 MPa。
吸气温度40℃，排气温度65℃。
. O4 [2 t" H+ y/ V$ I# q容积流量1.8 m3/min(吸入状态)。
5 S- O$ a- @* W; h  D活塞杆直径d=55mm，气缸直径D=100㎜。
( t7 G  {8 a, h活塞行程S=240㎜，主机转速n=345rpm。
5 _; ]# F' j, M1 s# ^( A2 T轴功率175kW，电机型号JS127-8，980rpm，180Kw。
& K" H1 M$ s6 ]6 A( ~9 y  B
/ F2 L8 ]8 f: Y! V% u2、对置式循环机最大活塞力计算公式

# C: Y" C+ C0 C) c1 V规定循环机某一端气体力使活塞杆受拉为正，则有活塞在止点时的最大气体力为：
' [( t$ q9 i$ E
3、原机的最大活塞力计算

3 U9 X; N' ]7 l7 n( _9 w7 Z查图得气缸吸气压力损失的较小值 =1.1%，气缸排气压力损失的较小值 =2.1%，气缸实际吸气压力 =27.593 MPa，
气缸实际排气压力 =32.09 MPa，原机最大活塞力         =0.059924(MN)=59.924kN。

, ~( e3 y$ k9 u4、2DZ5.5-1.8/285-320循环机扩缸改造直径的确定
. s, @' D* m- c5 b4 y; c
# A0 x; \: [0 v) L) c用低阻力气阀，取气缸实际吸气压力 =28.43 MPa，气缸实际排气压力 =31.43 MPa，气缸实际吸、排气压差3.0 MPa。扩缸改造的最大活塞力不超过原机的最大活塞力,则有：
=0.059924(MN)求得改造的气缸直径D=119.3㎜，试圆整取D=120㎜作为扩缸改造的气缸直径。

, T/ {" F7 l* n3 P5、气缸直径D=120㎜扩缸改造的循环机容积流量计算

气缸每分钟工作容积 =3.35065 m3/min
1 Z8 r8 {7 c7 M( ^  F3 S8 D# H: X3 W用低阻力气阀，取压力系数 =1，容积系数 ，取α=0.18，k=1.404，ε= ，则 。
填料和活塞环密封不漏，取泄漏系数 。
- E# P; C6 E- R2 V循环机排气温度不高，根据压缩机设计资料取温度系数 。
循环机的排气系数 ，                             
容积流量  m3/min。验算φ600合成系统主管φ127×21管道的气体流速为9.52m/s，其它设备的流通截面积不得小于φ127×21管道的的流通截面积。

6、气缸直径D=120㎜扩缸改造的循环机功率验算
% ]% r: M* O0 u: ~
循环机的指示功率按下式计算
3 ?) b# s: \) j3 a
气缸无冷却，取m=k=1.404，压缩性系数均接近于1，气缸每秒钟工作容积 (m3/s)。
指示功率 Kw，取机械效率为0.92，则轴功率为N= KW＜175KW，原180KW电机可满足改造后的使用要求。

9 |+ ]+ r% T7 W" t( p7 Y5 g7、2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造效益分析

1 _* u9 }+ h3 ^4 C: [$ v+ U通过以上计算和分析，可以把2DZ5.5-1.8/285-320循环机的气缸直径由原来的100㎜扩大为120㎜，开1台循环机就可满足2.5万吨/年合成氨的生产能力。未改造的要开2台满足2.5万吨/年合成氨的生产能力，以年生产310天，负荷率为90%，电价按0.30元/kW.h计算，改造后少开1台循环机年节电费:
( a# U# D8 A& x. n6 E; ]' ?, }$ H180×90%×24×310×0.30=20088.00元人同币。
改造后活塞环、填料函、气阀能长周期运行一年以上，维修工作量降低，维修费用减少。
$ r' ~# @8 [, d2 y! v% d; V8、气缸体及连接螺栓机械强度验算
) `7 |4 y6 j0 @经计算，气缸压盖螺栓、填料压盖螺栓强度满足使用要求，气缸体强度足够，计算过程略。
# p0 ?2 [0 }9 Y' `4 c9、2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造零件一览表
& @8 \; P1 P5 [5 k  N" B; b零 件 名 称        材  料        图 号 规 格        数量        备  注
! V! M% j. Z" f1 D2 @2 z0 e气缸套        QT600-2        φ135×φ120×715        2       
4 X/ F! n* {1 F5 }( X活塞体        45        φ118×φ50×260        2       
& w9 |3 X3 c: R* P$ y活塞导向套        填充聚四氟乙烯        φ120×φ105×90        2       
2 i4 Y" a% R5 a* T, l8 S活塞环(外环)        FH-1A        φ120×φ108×5        8       
活塞环(内环)        合金铸铁        φ108×φ96×10        4       
' [1 T% H- J9 W# l- q! E缸套圈        Q235        φ119.5×φ100×116        2       
缸套圈        Q235        φ119.5×φ100×91        2       
5 c1 ?& }" z% l  ]锁紧螺母        35        φ86×M48×3×37        2       
% w: k" I0 y) o" n6 J5 {紧活塞专用扳手        φ83×11高压管        φ83×11×110        2       
阀片        尼龙1010        φ90×φ70×6        8       
0 e( f  G7 L* u1 Z阀片        尼龙1010        φ60×φ40×6        8       
吸气升程限制器        45        φ95×φ16.5×29        4       
/ a! Q5 L5 N* m排气升程限制器        45        φ95×M16×1×29        4       
% e  H. e9 b" S- j/ O弹簧        17-7PH                64       
3 p0 X# @* H, R9 x. U% e双环阻流环        FH-1B        φ86×φ55×6        24       
& j1 E  g& v& e* z: i双环密封环        填充聚四氟乙烯        φ86×φ55×8        12       
单环密封环        填充聚四氟乙烯        φ86×φ55×8        12       


; h6 n) l" _/ Q$ y4 h2 L
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% o0 @# |& Y1 b( J3 z) q0 h2 k电子信箱：
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