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
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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。
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。

4 [1 N3 K/ s6 C; R* a2 ]& i1、2DZ5.5-1.8/285-320循环机主要技术参数

吸气压力27.9 MPa，排气压力31.43 MPa，吸、排气压差3.43 MPa。
6 p+ x, _* V; m7 J吸气温度40℃，排气温度65℃。
) E$ e) m/ q2 b容积流量1.8 m3/min(吸入状态)。
% O- \* X  b, i9 ~1 i0 o9 p/ f活塞杆直径d=55mm，气缸直径D=100㎜。
活塞行程S=240㎜，主机转速n=345rpm。
) N  L3 B  ^( W7 r* A轴功率175kW，电机型号JS127-8，980rpm，180Kw。
$ `3 @0 W4 i  V: m9 J, n
2、对置式循环机最大活塞力计算公式

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：

  V0 X- `8 Y2 ~. R, n) A, {3、原机的最大活塞力计算

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。
4 w. K- ^  m4 t1 Y0 ]8 q
7 A) B5 n* G) p7 q4、2DZ5.5-1.8/285-320循环机扩缸改造直径的确定
+ ^* z- E( X: m! d* g" c
1 |3 k% d/ m. t  _: @. N# j7 }# G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：
& k8 U. q) g5 ~ =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。

3 j5 B' h1 E; o4 R2 N0 b: T5、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
  u2 u1 U* h1 M$ C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 。
/ u9 S, E* e5 d循环机排气温度不高，根据压缩机设计资料取温度系数 。
9 ~( V$ V8 Z# D- E) }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。
9 C# Z/ e8 ?* u& M
6、气缸直径D=120㎜扩缸改造的循环机功率验算
# j( `) y7 P& M* p5 u# K
循环机的指示功率按下式计算

' d( O3 c% R4 [* |: m; L3 @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)。
: B. U$ g7 ^8 W$ @" i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。

- X7 r4 S0 J' r- g0 w, f8 ]- n7、2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造效益分析
0 C, t5 Y/ B3 S. V
6 }% j2 Q/ M) _2 g3 G9 P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:
( L8 e4 ?+ K% Z" |6 F180×90%×24×310×0.30=20088.00元人同币。
2 b9 D9 N* ?$ K* k9 ~# I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。
8、气缸体及连接螺栓机械强度验算
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。
. }3 ]# v) W2 d9 z6 B9 K8 c( V. `9、2DZ5.5-1.8/285-320循环机改造零件一览表
! ^) D. ?. h7 r* A; G零 件 名 称        材  料        图 号 规 格        数量        备  注
气缸套        QT600-2        φ135×φ120×715        2       
活塞体        45        φ118×φ50×260        2       
活塞导向套        填充聚四氟乙烯        φ120×φ105×90        2       
( E3 K5 @8 d& w" H活塞环(外环)        FH-1A        φ120×φ108×5        8       
! w- E4 s# P1 b活塞环(内环)        合金铸铁        φ108×φ96×10        4       
# J: c6 c/ I& D9 }- a' T缸套圈        Q235        φ119.5×φ100×116        2       
8 }/ y* |* J$ b; d( O) T缸套圈        Q235        φ119.5×φ100×91        2       
锁紧螺母        35        φ86×M48×3×37        2       
' g0 I  `" M4 Z  }; c紧活塞专用扳手        φ83×11高压管        φ83×11×110        2       
* a0 h2 Q0 @) p9 j0 q$ c6 B阀片        尼龙1010        φ90×φ70×6        8       
. m! N/ v* d) _, v  v' H& g阀片        尼龙1010        φ60×φ40×6        8       
; w1 c# F. [% A# J1 \吸气升程限制器        45        φ95×φ16.5×29        4       
5 v. @0 I( i+ d! S排气升程限制器        45        φ95×M16×1×29        4       
弹簧        17-7PH                64       
双环阻流环        FH-1B        φ86×φ55×6        24       
双环密封环        填充聚四氟乙烯        φ86×φ55×8        12       
& M2 y" Y, B; b% `单环密封环        填充聚四氟乙烯        φ86×φ55×8        12       
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电  话：  13049526357
传  真：  
9 H7 `) F9 a4 `电子信箱：
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