תקלות נפוצות וניתוח של מדחסי מימן

תקלות נפוצות וניתוח שלמדחסי מימן

תַקצִיר:

מדחסי מימןממלאים תפקיד מכריע בתהליכים כגון זיקוק נפט והובלת גז סינתזת מתנול בתעשיות כימיות פחם. אם מדחס מימן מתקלקל, זה יכול להוביל להשבתת מפעלים או אפילו לדליפות גז, שריפות ופיצוצים, ולגרום להפסדים כלכליים משמעותיים. מאמר זה מתמקד במדחסי בוכנה המשמשים להובלת גז מימן, מספק ניתוח מפורט של בעיות תפעוליות נפוצות ומציע המלצות תחזוקה מתאימות. התובנות הללו מטרתן לסייע למנהלי בטיחות ולמפעילי ציוד במפעלים כימיים.

בתהליכים כימיים בקנה מידה גדול, תגובות רבות של גז-גז, גז-נוזל או גז-מוצק דורשות תנאי לחץ גבוה, מה שהופך את המדחסים לשימוש נרחב. בין אלה, מדחסי בוכנה הם אחד הסוגים הנפוצים ביותר. מדחסי בוכנה מציעים יעילות דחיסה גבוהה ויכולת הסתגלות חזקה, והם יכולים להיות מתוכננים עבור יישומי לחץ נמוך, בינוני, גבוה ואולטרה גבוה (מעל 350 MPa). במהירויות סיבוב קבועות, נפח הפריקה של מדחסי הבוכנה נשאר יציב יחסית למרות תנודות בלחץ הפריקה. עם זאת, למדחסי בוכנה יש מבנים מורכבים ורכיבים רבים, מה שהופך אותם מועדים לתקלות אם אינם מופעלים או מתוחזקים כראוי.

בתעשייה הכימית, כדי להבטיח התקדמות תקינה של תגובות כימיות באמצעות מימן כחומר גלם, מימן נדחס בדרך כלל ללחצים גבוהים, מה שמחייב שימוש במדחסי בוכנה המיועדים בעיקר להובלת מימן. לדוגמה, בתעשיית סינתזת אמוניה, לחץ הצריכה של תערובת מימן-חנקן הוא 0.03 MPa, ולאחר שלבי דחיסה של 6-7, לחץ הפריקה הסופי מגיע ל-31.4 MPa. בתהליך הפקת גז סינתזת מתנול בתעשיות כימיות פחם, לחץ הצריכה של תערובת המימן והפחמן הדו-חמצני הוא 2.5 MPa, ולאחר מספר שלבי דחיסה, לחץ הפריקה הסופי מגיע ל-5-10 MPa (שיטת לחץ נמוך ) או 35 MPa (שיטת לחץ גבוה).

1.עקרון עבודה וסיווג שלמדחסי מימן

1.1 עקרון עבודה

המבנה של מדחס מימן מורכב יחסית, כאשר הדיאגרמה הסכמטית שלו מוצגת באיור 1. מרכיבי המפתח כוללים את גליל ברזל יצוק, ריפוד צילינדר מברזל יצוק, ראש צילינדר מברזל יצוק, גל ארכובה מברזל יצוק, מוט חיבור, ראש צולב (כולל החלקה צולבת) , אריזה, בוכנה (כולל טבעות בוכנה), טבעות מגרדת שמן, מוט חיבור בוכנה מנירוסטה ושסתום גז מנירוסטה. בנוסף, ישנם כמה התקני עזר כגון מסנני גז, מאגרים וצינורות שמן סיכה.

בדומה למדחסי הדדיות אחרים, מדחס המימן כולל שלושה תהליכים עיקריים: יניקה, דחיסה ואגזוז. מונע על ידי מנוע חשמלי, גל הארכובה מזיז את ראש הצלב, מוט החיבור של הבוכנה והבוכנה קדימה ואחורה בתוך הצילינדר. הגז נדחס על ידי הבוכנה ולבסוף נפלט דרך שסתום הגז.

איור 1: תרשים סכמטי של מבנה מדחס מימן

1.2 סיווג

מדחסי מימןמסווגים על סמך טווח נפח הפריקה ולחץ הפריקה. הקטגוריות הספציפיות מוצגות בטבלה 1.

טבלה 1: סיווג שלמדחסי מימן

בהתבסס על המיקום היחסי של מישור הבסיס וקו מרכז הגליל,מדחסי מימןניתן לחלק גם למדחסים אופקיים (מישור הבסיס מקביל לקו מרכז הגליל, כולל בעיקר סוג מנוגד, סוג חד צדדי וסוג איזון סימטרי), מדחסים אנכיים (מישור הבסיס מאונך לקו מרכז הגליל), וזוויתי מדחסים (מישור הבסיס יוצר זווית מסוימת עם כיוון קו מרכז הגליל).

מדחסים אנכיים ומדחסים אופקיים עם צילינדרים בצד אחד של גל הארכובה מתאימים לתנאי נפח גז קטן. בין המדחסים האופקיים, סוג האיזון הסימטרי נמצא בשימוש נרחב והוא אחת הבחירות הטובות ביותר עבור מדחסים הדדיים בינוניים וגדולים. לסוג זה של מדחס יש מספר צילינדרים המפוזרים באופן שווה משני צידי גל הארכובה, ויוצרים זווית של 180 מעלות עם כיוון קו מרכז הצילינדר. מדחסים מנוגדים מתאימים לתנאי דחיסת גז בלחץ גבוה, ואילו מדחסים זוויתיים מתאימים למדחסים קטנים עד בינוניים. ניתן לחלק עוד יותר את המדחסים הזוויתיים לסוגים שונים על בסיס הזווית, כגון סוג W (זווית של 60 מעלות), סוג L (זווית של 90 מעלות), ומאוורר (זווית של 40 מעלות), בין היתר.

2. דגם מדחס מימן ומשמעויות האותיות

כדי להקל על זיהוי מהיר של תכונות מבניות מדחס, קצב זרימה נפחי, לחץ עבודה ומידע אחר,מדחסי מימן, כמו ציוד כימי דינמי נפוץ אחר, יש מספרי דגם ייעודיים, כאשר כל אות מייצגת משמעויות שונות. התרשים הסכמטי של מודל מדחס המימן מוצג באיור 2.

איור 2: תרשים סכמטי של דגם מדחס מימן

באיור 2, ה"הבדל" בסוף מספר הדגם משמש בעיקר כדי להבחין בין סוגי מדחסים, המיוצגים בדרך כלל על ידי שילוב של אותיות ומספרים. "לחץ" מתייחס ללחץ המד של לחץ הפריקה הנומינלי לאחר דחיסת הגז על ידי המדחס, הנמדד בלחץ אטמוספרי סטנדרטי. "קצב זרימה נפחי נומינלי" מתייחס לקצב הזרימה של הגז הנפלט מהמדחס, המחושב על סמך התנאים בעמדת היניקה הסטנדרטית (לחץ, טמפרטורה, הרכב הגז). ה"מבנה" וה"תכונות" של מדחס המימן מייצגים את המבנה והמאפיינים הספציפיים של המדחס, עם המשמעויות של כל אות המפורטות בטבלאות 2 ו-3.

טבלה 2: אותיות ומשמעויות של מבנה מדחס המימן

טבלה 3: אותיות ומשמעויות של תכונות מדחס המימן

3. כשלים נפוצים שלמדחסי מימן

מדחסי מימןבעלי דיוק ותחזוקה גבוהים בייצור. כאשר מדחס המימן פועל תחת הנעה מנועית, גל הארכובה מסתובב במהירות ונע קדימה ואחורה. קצה אחד של גל הארכובה והמוט המחבר מחובר לרכיב הראש הצולב, שגם הוא חוזר בתוך המדריך תחת פעולת גל הארכובה והמוט המחבר, ובסופו של דבר דוחף את הבוכנה להחזרה ולדחוס המימן (או גז מעורב המכיל מימן). עם זאת, במהלך ההדדיות הממושכת של גל ארכובה, מוט חיבור ורכיבי ראש צולב, חלקים אלו נוטים להישחק. בלאי חמור עלול להשפיע על איכות התפעול, מה שמחייב זיהוי והשבתה בזמן לצורך תחזוקה כדי להבטיח פעולה בטוחה ויציבה של מדחס המימן.

3.1 כשלים במערכת שמן סיכה וניתוח גורם

הבעיה השכיחה ביותר עם מערכת שמן הסיכה של מדחס המימן היא לחץ שמן נמוך. במהלך פעולה רגילה, שמן הסיכה נלחץ על ידי משאבת השמן ומועבר למסנן השלב הראשון, ולאחר מכן עובר דרך מצנן שמן הסיכה החיצוני ומסנן השלב השני, ומחולק לשלושה מסלולים. המסלול הראשון עובר למד לחץ שמן המדחס (כולל מדידים מרוחקים ומקומיים); המסלול השני מגיע לקטע הקטן של המיסב הגדול כדי לספק סיכה; והמסלול השלישי עובר למשאבת הפיצוי כדי למנוע דליפת מגביל לחץ שמן.

בתחזוקה רגילה של מערכת שמן הסיכה, השלב הראשון הוא בדיקה ויזואלית של כל מערכת קווי שמן, במיוחד נקודות איטום סטטיות בצינורות. אם נמצאו נזילות או כתמי שמן, יש להדק את קו השמן הדולף. במהלך פעולה רגילה של מדחס המימן, מערכת שמן הסיכה נמצאת תמיד במצב לחץ שלילי, מה שמקשה על זיהוי לחץ שמן מופחת. כדי לקבוע זאת במדויק, יש צורך בבדיקות מפורטות של נקודות איטום סטטיות בקווי הנפט, ויש להחליף צינורות שעלולים לדלוף כדי למנוע סיכונים פוטנציאליים. בנוסף, יש לבדוק בקפדנות את איכות שמן הסיכה, מכיוון שתכולת המים ורמות יוני המתכת עלולות להאיץ את פירוק השמן. אם תכולת הגז הבלתי מתעבה בשמן חורגת מהתקן, עלולות להתרחש תנודות בלחץ השמן. על ידי בדיקת קו אספקת שמן הסיכה והרווח בין חלל המסנן של השלב השני למקרר השמן, ניתן להעריך את רמת עיבוי הגז בקו הנפט - מרווחים גדולים יותר מעידים על עיבוי רב יותר. שתי סיבות נפוצות לעיבוי הן: (1) לשמן הסיכה יש מסיסות מסוימת לאוויר חיצוני, מה שמקשה להימנע מכמות קטנה של התמוססות אוויר; (2) התקן מגביל לחץ השמן בשלב השני מחזיר שמן מעורבב בכמות קטנה של אוויר, ויוצר קצף, המצטבר ומגדיל את הפער. כדי לפתור בעיה זו, יש למקם את יציאת צינור השמן החוזרת קרוב ככל האפשר לקצה המרוחק של כניסת מסנן שמן הסיכה כדי למנוע ריכוז קצף בצינור.

3.2 שסתום גז, כשלים בלוח שסתומים וניתוח תחזוקה

בדרך כלל,מדחסי מימןצריך לעבור ליחידת המתנה ולעבור תחזוקה או בדיקה כל 3 עד 6 חודשים. יש לתת תשומת לב מיוחדת לשסתומי הגז, שכן לוחות השסתומים מועדים להצטברות פחמן, הצטברות בוצת נפט או אבק, וקפיצי שסתומי גז עלולים להישבר. למכסה הלחץ של שסתום הגז יש כמה ברגים עליונים; במהלך התחזוקה, יש לשחרר את הברגים הללו ולהניח אותם במיכל נקי או במטלית נטולת אבק. לאחר מכן, יש לשחרר את הברגים והאומים בחלק העליון של מכסה הלחץ של שסתום הגז, להשאיר את שני הברגים והאומים האלכסוניים עד ששום גז לא יברח מהגליל, ולאחר מכן להסיר את כולם. לבסוף, הסר את מכסה הלחץ ואת מכסה הלחיצה של לוח השסתום, משוך החוצה בעדינות את לוחית השסתום, ונקה כל כתמי שמן או בוצה אפשריים לצורך בדיקת החומר. יש לבדוק את כל שסתומי הגז עם חנקן לפני ההתקנה כדי להבטיח שאין דליפות. פרטים על ניתוח כשל לוחית שסתומים ושיטות טיפול מוצגים בטבלה 4.

טבלה 4: ניתוח ושיטות טיפול בתקלות בלוח השסתום

3.3 בלוק צילינדר

החלקות והסיכה של דופן הצילינדר הם קריטיים. כאשר הבוכנה חוזרת במהירות בתוך הגליל, אם המימן מכיל אבק או חלקיקים, דופן הגליל עשויה להישרט או חריץ, מה שעלול להוביל לכשל בצילינדר. אם השריטות או החריצים קלים, ניתן להחליק אותם באמצעות אבן השחזה חצי עגולה. לשריטות או חריצים חמורים יותר, כאשר אורך החריץ עולה על 1/4 מהיקף הגליל ורוחב החריץ גדול מ-3 מ"מ ועומק גדול מ-0.4 מ"מ, יש צורך לשעמם את הגליל. שיעמום הוא טיפול נפוץ לבלאי חמור, הגדלת קוטר הצילינדר מעט, אך לא יעלה על 2% מקוטר התכנון המקורי, כאשר הפחתת עובי הדופן אינה עולה על 1/12 מהעובי המקורי. לאחר שעמום, בחר בוכנות וטבעות בוכנה התואמות לקוטר הגליל החדש כדי להבטיח מרווח מתאים.

3.4 ראש צולב ומוט חיבור

ראש הצלב מחושל בדרך כלל מפלדת פחמן או סגסוגת באיכות גבוהה, המספק חוזק וקשיחות גבוהים. הוא מחבר את הקצה התחתון של מוט הבוכנה למסב הקצה הקטן של המוט המחבר, ומעביר את הכוח מהבוכנה אל מוט החיבור וגל הארכובה. המוט המחבר ממיר את תנועת הבוכנה ההדדית לתנועת סיבוב של גל הארכובה. ראש הצלב, סיכת הראש הצולבת, לוחית ההחלקה ומסילת ההנחיה ידועים ביחד בתור מכלול ראש הצלב ונוטים להיסדק עקב לחץ גבוה.

החלפת ראש הצלב:

אם מושב הביניים הוסר מהגוף, ניתן להחליף את ראש הצלב על ידי הסרתו מאוגן החיבור. אם מושב הביניים הוא אינטגרלי עם הגוף, ניתן לבצע החלפת ראש צולב דרך חורי מדידה בגוף.

במהלך החלפת החלון, הזיזו את ראש הצלב למרכז החלון (כלומר, מרכז נתיב ההחלקה של ראש הצלב), סובבו אותו 90 מעלות לאורך הציר כדי ליישר את שבילי ההחלקה העליון והתחתון עם שני הצדדים של החלון, ולאחר מכן העבר אותו במקביל מהחלון לתיקון והחלפה.

בעת תיקון, הימנע מפגיעה במשטח העבודה של נתיב ההחלקה, התיישר עם יציאת המדריך, וודא שהמרווח עומד בדרישות שצוינו.

החלפת מסב הקצה הגדול של מוט החיבור:

(1) השתמש בהתקן הסיבוב כדי למקם את לוח הארכובה בחלק העליון ולאבטח אותו כדי למנוע החלקה ותאונות.

(2) ראשית, הסר את ברגי מוט החיבור מהחלק התחתון, השתמש בברגי טבעת הרמה כדי לתלות את מכסה מוט החיבור, ולאחר מכן הסר את ברגי מוט החיבור העליון, והרם את המכסה והמיסב יחד עם ברגי טבעת ההרמה.

(3) סובב באיטיות את גל הארכובה עם התקן הסיבוב כדי להפריד את מוט החיבור מלוח הארכובה ולהסיר את מוט החיבור להחלפה.

(4) החלף את המיסבים הגדולים של מוט החיבור בזוגות.

(5) בצע בדיקות לא הרסניות על ברגי מוט חיבור.

(6) נכון לעכשיו, מיסבים בעלי קצה גדול של מוט חיבור הם בדרך כלל מיסבים דקים סטנדרטיים, שאינם דורשים גירוד. הפינוי של מיסבים גדולים צריך לעמוד בדרישות התכנון.

החלפת מסב הקצה הקטן של מוט החיבור:

(1) ראשית, הסר את אום ההידוק של סיכת המיקום והוציא את סיכת המיקום. השתמש במוט עגול כדי לדחוף את סיכת ראש הצלב החוצה מקצה אחד כדי להפריד את ראש הצלב מהמוט המחבר. לאחר מכן, הסר את מוט החיבור ממכסה המנוע והמשיך בהחלפת מסב הקצה הקטן, תוך הגנה על נתיב ההחלקה.

(2) במהלך ההחלפה, לחץ את המיסב הישן החוצה מהקצה הקטן של מוט החיבור ולחץ פנימה את המיסב החדש.

3.5 גל ארכובה

המתח והסגלגל של הלוח הראשי וגל הארכובה צריכים להיות<0.10 mm; the main shaft levelness should be <0.05 mm/M (higher in the motor direction). Each inspection should include non-destructive testing of the crankshaft journals.

החלפת המיסב הראשי:

(1) הסר את מכסה הצד של גוף המכונה ואת מכסי הצד הקצה, והפרד את חיבורי גל הארכובה והמנוע. לאחר מכן, שחרר את צינור שמן הסיכה ואת מכסה המיסב הראשי כדי להסיר את המעטפת התחתונה של המיסב הראשי.

(2) הנח שקע מתחת לגל הארכובה במיקומים מתאימים (לשמור אותו מאוזן), הרם את גל הארכובה בערך 0.1–0.2 מ"מ, והשתמש במוט עגול או בכלים מתאימים אחרים כדי להסיר המעטפת התחתונה של המיסב הראשי ממושב המיסב. באופן דומה, הכנס את המעטפת התחתונה החדשה למושב המיסבים.

(3) התקן את המעטפת העליונה והכיסוי החדש של המיסב הראשי למושב המיסב ואבטח את ברגי המיסבים כנדרש.

(4) יש להחליף מיסבים עיקריים בזוגות בזוגות.

(5) כוונן את המרווח בין מיסב הקצה הגדול ללוח הארכובה באמצעות שקעים עבור מיסבים בעלי דופן עבה. עבור מיסבים דקים, יש לגרד אם המרווח קטן מדי; להחליף אם הוא גדול מדי.

(6) למדוד את המרווח הרדיאלי באמצעות שיטות לחץ עופרת ואת המרווח הצירי באמצעות מדי חישה או הפחתת הקוטר של חור המיסב והפיר.

(7) המרווח הרדיאלי צריך להיות 0.8‰–1.2‰ מקוטר הלוח.

(8) עבור דרישות ספציפיות לתכנון, מרווח המיסב הראשי צריך לעקוב בקפדנות אחר ערכי התכנון של המדחס.

4. מסקנה

בתהליכי ייצור כימיים המשתמשים במימן כחומר הגלם, מדחס המימן הוא חלק מרכזי של ציוד לתגובות כימיות. לכן, יש לקבוע לוח תחזוקה מתוכנן היטב, הכולל בדיקות שוטפות של יחידות המתנה ועבודות תחזוקה בהתאם לדרישות היצרן לאחר המעבר למדחס גיבוי. בנוסף, יש לבדוק באופן קבוע את מערכת שמן הסיכה ולנקות את המסננים הראשוניים והמשניים. במהלך בדיקות, השתמש בסטטוסקופ כדי לבדוק אם יש צלילים חריגים במקטעי מדחס שונים כדי לקבוע אם בלוק הצילינדר מברזל יצוק, גל הארכובה, מוטות החיבור וכו', פועלים כרגיל. מאמר זה מנתח ומסכם את עקרונות העבודה, הסיווגים והכשלים הנפוצים שלמדחסי מימן, מתן הדרכה תפעולית לתעשייה הכימית, שיפור רמות התפעול, הניהול והתחזוקה שלמדחסי מימן, הבטחת פעולה יציבה, צמצום הפסדי זמן השבתה ומקסום היתרונות הכלכליים לארגונים.

כתב ויתור:
1. חלק מהמידע הגרפי והטקסטואלי מקורו באינטרנט ובחשבונות הרשמיים של WeChat, מתוך כוונה לשתף מידע נוסף.
2. המידע הנמסר מיועד למטרות למידה והתייחסות בלבד ואינו מרמז על תמיכה בדעות המובעות. אין הבטחות לגבי דיוק, מהימנות או שלמות המידע.
3. אם יש חששות הקשורים לתוכן, לזכויות יוצרים או לבעיות אחרות, אנא צור איתנו קשר תוך 30 יום להסרה.