劉琳琳++王智勇++高飛

摘 要：開發(fā)研制的排放氣迷宮壓縮機，滿足聚乙烯工藝裝置的要求，效率達到進口壓縮機水平，填補國內空白，實現(xiàn)國產化。本項目的完成，推進了大型迷宮壓縮機國產化的進程，實現(xiàn)了利用企業(yè)自主知識產權，設計制造出國內先進的大型尾氣回收迷宮壓縮機的目標，縮小了與國外先進技術水平的差距。并且可以滿足國內煤炭深加工市場日益增長的需求。

關鍵詞：排放氣迷宮壓縮機；聚乙烯裝置；結構特點；填補國內空白、國產化

中圖分類號：TQ325.12 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0089-01

聚乙烯（簡稱：PE）是由乙烯聚合而成的聚合物，產品發(fā)展至今已有60年左右歷史，聚乙烯裝置排放氣中含有乙烯、乙烷、甲烷、氮氣及異戊烷等，考慮到防止壓縮介質泄露造成對環(huán)境的污染和工藝介質的損失，本壓縮機設計了全新的結構。此項攻關項目的完成，對實現(xiàn)國內重大裝備技術的國產化，滿足國家經濟建設的需要，促進裝備制造業(yè)的技術進步，提升企業(yè)技術水平、創(chuàng)新能力均具有重大意義。

1 主要目標

成功研制的排放氣迷宮壓縮機，整機使用壽命大于等于20年；主要易損件氣閥壽命達到8000小時以上；主軸瓦、連桿大頭瓦及小頭軸套壽命達到24000小時以上；曲軸機械密封壽命達到24000小時以上；機組噪聲≤85dB（A）；機組振動≤4.5mm/s（JB/T8541 B級（良）標準）；效率達到進口壓縮機水平，穩(wěn)定性、可靠性、經濟性與進口機組相同，填補國內空白，實現(xiàn)國產化。

2 主要研究內容

（1）臂活塞與氣缸間隙的最小化控制技術；（2）多列活塞與機身的多自由度振動耦合規(guī)律研究；（3）保證活塞應用精準對中的高端工藝技術；（4）迷宮填料漏氣回收反吹系統(tǒng)的試驗研究；（5）高可靠性的排放氣迷宮壓縮機產品研制；（6）排放氣迷宮壓縮機系列化設計方法及質量保證體系；（7）立式迷宮壓縮機管道脈動及振動模擬分析。

3 研究方法和技術手段

3.1 密閉式承壓機身、曲軸組件設計

考慮到防止壓縮介質泄露造成對環(huán)境的污染和工藝介質的損失，我們將壓縮機設計成全封閉、零泄露結構，這種結構的難點：在設計上，需考慮壓縮機的機身需承受一定的壓力，并要具有良好的密封效果；在機械加工上，由于零件體積、重量較大，需要專門的大型機床來保證機械加工的尺寸精度和行為公差；且零件的強度試驗、氣密實驗等都需要采用特殊的設備和方法來保證。采用有限元分析設計，滿足承壓機身的強度、剛度和氣密性要求；曲軸軸伸端采用雙端面機械密封結構，保證機組全封閉，避免工藝介質外泄漏，大幅度提高機組運行經濟性及可靠性。十字頭滑道通油冷卻，有效降低摩擦表面的溫升。

3.2 采用本公司研制的導向軸承專利技術

為減少活塞桿運動時的擺動量，采用新結構導向軸承專利技術，實現(xiàn)了活塞桿往復運行時精確對中和導向。導向軸承上方設置刮油環(huán)，避免潤滑油向上竄流，保證氣體潔凈。

3.3 應用本公司迷宮專利技術設計迷宮環(huán)槽密封形式

活塞與氣缸、活塞桿填料函均采用本公司專利技術即無接觸密封原理和結構。此密封結構具有以下優(yōu)點：

（1）不需要設置活塞環(huán)、支撐環(huán)，大大降低成本、減少維修環(huán)節(jié)；（2）由于活塞與氣缸不接觸，可防止摩擦粉末對介質的污染，并能做到壓縮機介質絕對潔凈；（3）無接觸的結構也大大減少活塞與氣缸之間的摩擦熱，節(jié)省冷卻水耗量；（4）壓縮密封空間存金屬結構，適用復雜介質、高低溫介質、防污染介質等，其適應能力范圍強。

3.4 填料設置漏氣回收和隔離腔充氮系統(tǒng)

填料由若干組迷宮環(huán)組成，將密封環(huán)分成高壓側和低壓側兩部分，其間設漏氣引出點，通過導管引回壓縮機一級入口分離罐，引出點以外的低壓側根據(jù)較低的進氣壓力設置少量的密封環(huán)來密封即可。當泄漏量增大時，介質通過導管回流到一級，低壓側密封環(huán)的環(huán)境不會受到影響，大大提高了填料密封的可靠性。微量泄漏到隔離室中的氣體壓力也不會超過一級進氣壓力，這樣整個機組實現(xiàn)了對外界環(huán)境的零泄漏，確保環(huán)境不受污染及工藝介質不會受到損失。

3.5 采用氣閥卸荷器，實現(xiàn)四擋氣量調節(jié)

通過氣動卸荷器開關控制，實現(xiàn)自動控制閥門達到流量的定量調節(jié)。每級采用兩缸同時壓縮，兩級共八個工作腔，可實現(xiàn)四擋氣量調節(jié)，滿足用戶現(xiàn)場工況各種變化，靈活處理，深受用戶喜愛。

3.6 曲軸扭振分析

曲軸扭振分析，通過分析計算以獲得機組軸系的臨界轉速、扭轉固有頻率、扭轉共振時的振幅和各軸段的扭振附加應力等特征數(shù)據(jù)，并結合各零部件材料的力學性能全面評價整個軸系工作的安全性和可靠性，同時指出是否需要采取減振、避振措施，明確給出采取何種形式的措施能夠避免共振或消減振動的強度等結論性意見。目的是為了消除壓縮機組軸系可能存在的安全隱患，避免危害性事故發(fā)生。

4 該項技術開發(fā)的價值

本項目研制的迷宮壓縮機機組價格為進口機組50%以下；本項目研制的迷宮壓縮機機組，其維護成本低于進口機組50%；與國外同類產品相比縮短采購時間10-14個月。項目完成后，填補了國內空白，打破了國外壟斷的局面，而且有效的抑制同類設備進口價格，由于國產設備性能、質量、可靠性、使用壽命等方面達到國外同類產品水平，完全可實現(xiàn)國產化替代進口產品，同時也解決了備品備件的國產化問題，其社會效益極為明顯。

5 結語

本文對應用排放氣迷宮壓縮機研究的內容、研究方法、技術手段，并對技術的開發(fā)價值進行了分析，此項攻關項目的完成，不僅填補了國內空白，打破了國外壟斷的局面，而且有效的抑制同類設備進口價格；對實現(xiàn)國內重大裝備技術的國產化，滿足國家經濟建設的需要，促進裝備制造業(yè)的技術進步，提升企業(yè)技術水平、創(chuàng)新能力均具有重大意義。

參考文獻：

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