简述压缩机改造主要方法

　　1 3700m3/h离心式氯压机结构特点

　　1975年6月，3700m3/h离心式氯压机在上海天原化工厂调试运转成功。时至今日，该机已累积生产14台套，装备了国内近10家大中型氯碱厂，国内市场占有率近80%，得到了用户的欢迎和信赖。从全国各厂的生产情况看，这些机组基本上都能长周期，安全稳定运转，各项经济技术指标达到了国外同类机组水平，完全可以替代进口。该产品于1980年通过国家鉴定。该机主机由电动机，齿轮增速器和压缩机组成，压缩机缸体为水平剖分式结构，转子由四级闭式铆接叶轮组成，每级为一压缩段，四进四出，隔板上是无叶扩压器，扩压器后联接对称圆截排气蜗室。为防止气体泄漏，级间密封，轮盖密封，轴端密封都采用梳齿密封，在轴端还设有惰性气体充，抽气密封结构，防止氯气泄入大气污染环境。为适应转子高速轻载的特点，径向轴承采用5块可倾瓦动压滑动轴承，止推轴承采用改良米契尔式轴承。为保证压缩机安全稳定运转，主机上设有轴位移和轴振动监测仪表，轴承上设有温度监测仪表。该机还配有辅助设备，如润滑油站，段间换热器等。

　　3700m3 /h离心式氯压机适用于烧碱年产量（7.5~10）万t的氯碱企业，其主要技术特性如下：吸入气量：3700m 3 /h；吸入压力：0.083MPa；吸入温度：30#；排气压力：0.47MPa；排气温度：90#；工作转速：10407r/min；电机功率：480kW.浙江巨化集团公司电化厂是一个年产10万t烧碱的大型氯碱厂，该厂使用的3700m3 /h压缩机，多年来运转良好。根据市场需求和自身能力，该厂决定在原装置基础上进行扩产技术改造，产量达12万t/a，其中的氯压机增产改造委托锦西化工机械厂设计制造，并于1996年6月双方签定技术服务合同，合同要求改造后的压缩机输送气量达到4500m3 /h，进出口气体，温度和原机相同。

　　2离心式压缩机增产改造

　　离心式压缩机增产改造的核心内容就是提高压缩机气体流量。增加气体流量的途径很多，主要有下列几种方法：重新设计1套满足扩产要求的新机组；多机并联，总气量达到增产气量；局部改造，提高通流能力达到增产目的。

　　采用何种方法要根据原机情况和增产要求具体问题具体分析。如果气量增加不大，原机结构上允许，可以采用局部改造的方法；如果原机运转情况良好，效率较高，要求增加的气量较大（如增加1倍），采用多机并联更合适；如果原装置水平较低或采用局部改造的方法结构上有困难，那么，建议重新设计1套满足扩产要求的离心式压缩机更为合理。

　　根据巨化公司电化厂增产改造具体要求和原压缩机结构特点及用户全套装置的具体情况，经仔细分析研究，多方案比较，决定采用局部改造法。本方案的优点是投资少，技改周期短，见效快，技术可靠。所谓局部改造，就是充分利用原机零部件及配套设备，对影响通流能力的主要零部件进行修改设计，达到扩容增产目的。

　　局部改造的主要方法包括：提高吸入压力，降低吸气温度，增加质量流量（体积流量可以不变或少变）；提高压缩机工作转速，增加流量（对指定的压缩机而言流量转速比是一定的）；增加叶轮扩压器主要元件的通流部分宽度，改变叶轮叶片和扩压器叶片的几何安装角；采用可转动的入口导叶，调节叶轮和扩压器的入口安装角；采用接触式软密封结构，减少漏气损失；其它方法。

　　以上方法可以单独使用1种，也可以通过不同组合，多种方法用于同一压缩机的局部改造。针对巨化公司电化厂现有情况，该厂氯气处理工艺是固定的，压缩机进口和出口气体温度，压力不能变化过多，所以不能使用降低入口温度，增加入口压力，改变质量流量的方法。又因原机组结构上的限制，安装入口导叶难于实现；如果提高转速，虽然增加了压比和流量，但气体马赫数增加，恶化了气流流动，效率降低。出口压力，温度过高，气体对金属材料的腐蚀加剧，不利机组长期稳定运行。而且提高转速，需要重新设计制造高速比增速器，增加了成本。采用的具体方案为：保持原机组工作转速，按流量比例法加宽叶轮和隔板通流部分尺寸，适当调整叶轮叶片形状，保持压缩机进出口气体状态，增加流量，达到设计值4500m3 /h.对主机热力气动系统和原压缩机辅助系统的校核结果表明原机组的润滑油站，换热器，齿轮增速器，工艺气管道，仪表部分仍能满足扩产改造后4500m 3 / h离心式压缩机配套要求，不必更换。

　　根据热力计算结果，压缩机内功率增加到395 kW，电机储备系数选取1.2.考虑增速器耗功及工况波动，拖动电机功率从480kW改为560kW，更换电机将带来中心高和输出轴端直径变化，公共底座安装电机部分和齿轮联轴节要做修改设计。

　　主机机壳，径向轴承和止推轴承，轴端气封等可以继续使用，但压缩机内件如隔板，叶轮，主轴及其上零部件要重新设计，*关键部件是叶轮。采用加宽流道，提高流量的方法是有条件的，一般加宽后的叶轮出口相对宽度应在2%~12%之间。如果相对宽度过大，一方面使气流流动紊乱，叶轮效率降低，另一方面会降低叶轮强度，对材料要求会很高，难于找到合适材料。从热力气动数据看，改造后四级叶轮出口相对宽度都在合理范围之内。

　　通过对原机四级叶轮的流场分析计算得到数据，叶轮轮盘侧气流流动较好，而轮盖侧流动状况稍差，主要原因是原叶轮入口转弯过急，气流分布不均，发生分离，轮盖侧形状也不太理想。针对上述情况，重新设计叶轮时，叶轮轮盘侧保持原形状，切开轮盖并沿轴向加宽至设计尺寸，优化轮盖侧几何形状，加大叶轮入口处转弯半径，提高流动效率。减薄叶片厚度，减少叶片对气流的阻塞，叶片减薄后为提高叶轮强度，变铆接叶轮为焊接叶轮，叶轮采用新材料16Cr2Mo1E，既有良好的焊接性能又有很好的综合机械性能，各级叶轮经有限元强度分析计算，满足设计要求。压缩机转子经转子动力学程序分析计算，一阶临界转速为6017r/min，二阶临界转速为14595 r/min，与工作转速有足够的隔离裕度，转子安全。

　　鉴于原机的制造，运转经验，把转子上热装的气封套分成3段，防止冷紧后轴变曲，改变轴承瓦块和轴的配合曲面，调整间隙，防止轴承上巴氏合金磨损过多，造成转子振动；改造密封系统，防止氯气泄露等。

　　4500m3 /h离心式压缩机设计改造完成后，于1997年4月在巨化公司电化厂安装调试取得成功，气体的流量，压力，温度均达到工艺要求，各项技术数据达到设计指标，运转稳定。

　　采用局部改造的方法，氯压机的设计制造费用为60万元，周期6个月。如果重新设计制造一台压缩机，技改投资为200万元，周期为18个月。

　　3结论

　　（1）离心式压缩机增产改造的方法很多，采用何种方法要根据用户改造要求而定。对于巨化公司电化厂的具体情况，应用局部改造的方法是*佳方案，该方案投资少，周期短，见效快。

　　（2）扩产改造过程中，要重视压缩机通流部分，叶片型线等主要元件的优化设计，如采用三元流叶轮等，使气体流动更为合理，提高流动效率，节能降耗。

　　（3）增产节能改造时，既要吸取原机组成功经验，又要积极采用新技术，新工艺，使新机组力争达到先进水平，提高综合效益。