4M12-66/0.2-36型压缩机四五级十字头下滑道技术修复

2023-01-24

一、压缩机情况简介

兖矿鲁南化工有限公司变压吸附装置二段精脱碳工段底部富含CO组分的逆放气回收使用了沈阳远大4M12-66/0.2-36型压缩机。对提高整套装置CO收率, 提高出口CO气体纯度起到了非常关键的作用。该压缩机为四列五级、M型对称平衡式压缩机。气缸为无油润滑、水冷式双作用。其中四、五级串列布置, 使用一根活塞杆带动两级活塞同步运行。

该压缩机组为四列五级、M型对称平衡式压缩机, 工艺编号C8101。气缸为无油润滑、水冷式双作用。其中四、五级串列布置, 使用一根活塞杆带动两级活塞同步运行。

压缩机主要技术规范:

(1) 容积流量 (吸入状态) 66 m3/min

(2) 进排气压力0.122/3.6MPa (G)

(3) 各级缸径760/530/370/340/250mm

(4) 行程250mm

(5) 曲轴转速375r/min

(6) 主轴径¢210 mm

(7) 轴功率747k W

(8) 运动机构润滑油供油温度≤45℃

(9) 运动机构润滑油供油压力0.30~0.35MPa

(10) 主机重量38150Kg

二、压缩机故障情况及原因

压缩机组自2011年10月投用后一直运行非常稳定。2012年3月, 该压缩机发生五级出口单向气阀阀杆断裂事故, 断裂阀杆进入五级气缸内, 将五级气缸打坏, 划伤了气缸缸套, 并造成四五级十字头小头衬套严重烧蚀, 大头瓦磨损面积超过40%。十字头连杆柱销变形, 十字头下滑道行程末端损坏, 断裂出一整块约101cm2碎块, 碎块沿滑道滑向最长处89.6mm, 弦长112.8mm, 呈不规则三角形。

三、维修情况

1. 维修方案拟定

经过初步判断, 滑道损坏为整个事故修复难度最高的部分。该滑道为整体焊接于压缩机中体主机内部, 按照厂家技术人员给出的技术指导, 应将中体整体拆出后返厂, 切割下原损坏滑道后更换焊接新滑道并与现有十字头重新研配, 预计返厂及维修时间约2-3个月。

返厂维修有以下几个影响:

(1) 拆除设备中体需对现有基础进行部分破除, 施工工作量较大;且返厂重新制作滑道及安装预计维修费用达80万元;

(2) 返修结束后重新安装, 由于涉及到中体重新配平及对中等一系列安装问题, 维修时间有可能进一步延长;

(3) 按压缩机停产3个月计算, 整套变压吸附装置预计将减产CO气累计约5000000m3。变压吸附装置出口CO气体纯度也会受到影响。经济损失约为六百万元。

为尽可能减少公司经济损失, 车间技术人员在查阅了部分技术资料, 仔细研究了该滑道损坏特点及程度, 提出了不拆除中体, 直接在破损部位利用原滑道碎块进行修复的自主维修方案。

由于滑道碎块为一形状规则整体碎块, 具备重新镶嵌进缺口的可能性。第一、为满足修复后碎块与滑道连接一体性及强度, 需制作专用支撑并保证其稳固性。第二、修复后的滑道能保证十字头滑履与机中体滑道的径向间隙应符合技术要求规定的0.21~0.379mm, 使滑道能够受到充分润滑。第三、在压缩机组长周期高负荷运行过程中, 修复后的碎块与滑道应结合牢固, 不出现位移、变形等情况。

为此技术人员决定将碎块略作修整后, 制作专用缸套, 通过缸套-滑道结合, 碎块-缸套结合的方式, 最终间接完成碎块与滑道结合修复。

2. 维修修复过程

(1) 经测量该压缩机组滑道横截面为圆弧行, 其中r=160mm, 圆心角α=82度。滑道沿滑向长530mm。整体材质为灰铸铁HT250。其中断裂一侧约有13mm伸入主机曲轴箱内。根据以上特点, 技术人员选用了ss304不锈钢制作了一个横截面为圆形的钢套, 规格为L=40mm, R (内侧) =160mm, d (厚度) =15mm, 并使钢套与滑道形成微量间隙配合, 间隙0.05mm。选用不锈钢的原因因为韧性较强, 不易对原滑道产生应力。缸套后部加工一条略小于滑道内径台面, 用于固定滑道碎块。钢套长度等于于滑道伸出长度, 不能过长。过长的钢套会使滑道承受较大的向下的应力, 长时间运行有可能导致滑道伸出端变形, 由于灰铸铁HT250韧性较差, 应力长期作用可能会使滑道断裂。钢套长度也不能小于滑道伸出端长度。这会使后期拼合碎块产生难度, 且对拼合后的碎块支撑不够。在十字头长时间作用下, 导致拼合后的碎块变形破裂。

(2) 将钢套套进滑道伸出端, 到位后在钢套及滑道伸出端两侧各钻一个公制M8带内螺纹通孔D1、D2, 使用特制长度内六方螺钉将钢套与滑道位置彻底固定 (螺钉另一面刚好与滑道内表面平齐) 。然后, 在滑道缺口位置的下方钢套上同样钻取两个公制M8带内螺纹通孔D3、D4。

(3) 重新拼接固定滑道与滑道碎块是整个修复方案的重点。技术人员将滑道碎块拼接至滑道缺口处, 由于钢套托衬, 碎块得以较好的与滑道结合。在反复试拼合滑道与碎块后, 技术人员使用钻床在钢套通孔D3、D4对应的碎块位置上, 钻取带内沉孔通孔D5、D6。钻取这四个孔时应保证孔的垂直度, 如果通孔对应不完全, 会在装配后产生横向应力, 影响碎块与滑道拼合良好程度。

(4) 技术人员先用特制长度内六方螺钉将碎块固定于钢套之上, 在确认结合良好后, 使用belzona 1131金属修补剂将两部分彻底粘连, 并用该金属修补剂仔细涂抹结合瑕疵处及D1、D2、D5、D6螺孔。在修补剂彻底凝固后, 维修人员对碎块结合处进行仔细打磨, 保证滑道表面光洁度要求。

(5) 其他维修情况

维修人员更换了大头瓦, 更换连杆与十字头柱销、小头衬套, 其中十字头销与连杆小头衬套径向间隙为0.09mm。最后更换了五级活塞套件及气缸缸套。

四、修复后试运行情况

为保证修复后压缩机长周期稳定运行, 技术人员制定了有步骤的试运行方案。1、压缩机空负荷运行2小时;2、进一步空负荷运行24小时;3、满负荷试运行压缩机48小时;在压缩机运行期间, 各指标均良好。停机重复检查十字头滑道间隙及曲拐径与连杆大头瓦的径向间隙均无变化。

结语

本次检修共计9天, 检修费用总计约4万元。节约资金70余万元。本次自主修复, 不但大大节约了检修时间, 并且为公司节约了大量检修费用。更为重要的是本次检修解决了生产急需, 保障了整套变压吸附装置稳定高效运行。对该压缩机滑道修复也填补了公司处理该类设备问题的空白, 为今后提升设备检修技术进而提升设备管理水平有很大的帮助。

摘要:针对4M12-66/0.2-36型活塞式压缩机滑道发生破损故障, 车间设备技术人员立足自主维修, 根据故障特点制定了详细合理的维修方案, 通过巧妙的设计支撑钢套这一方法, 成功修复了压缩机滑道故障。在节约了维修经费的基础上, 探索了一条新的维修压缩机主机滑道的方法。对同行业丰富设备维修手段, 提升设备维护水平起到了积极的作用。

关键词:对称平衡式压缩机,滑道,修复

参考文献

[1] 宁德君, 柴连满, 刘宝军, 侯立锋.4M40型压缩机十字头滑道断裂的技术修复.石油化工设计, 2007, 24 (1) :31-34.