往复压缩机的分析与应用

　　一、6HF/3型压缩机的设计特点6HF/3型压缩机的工作介质为制氢装置的氢气，新氢自罐D109来，经一级入口缓冲罐VD1A/B/C进入一级1、3气缸压缩后，经一级出口缓冲罐VD2A/ B/C到级间冷却器E1A/B/C，冷却后到级间分液罐V1A/ B/C，分液后经二级入口缓冲罐VD3A/B/C进入二级气缸2、4压缩后，经二级出口缓冲罐VD4A/B/C到级间冷却器E2A/B/C，冷却后到级间分液罐V2A/B/C，分液后经三级入口缓冲罐V D5A/B/C和V D6A/B/C，进入三级气缸5、6压缩后，经三级出口缓冲罐VD7A/B/C和V D8A/B/C去反应系统。

　　与一般压缩机相比，该机组具有以下几个特点。

　　1）6HF/3型压缩机的设计为两开一备，六列三级对称平衡设计，选用H机型，六列气缸水平布置，占地面积较大，系统复杂。

　　2）该机组排气压力高，排气量大。单机*大排量可达101 337m 3 /h，排气压力设计额定16.38MPa.具有0、50%、75%、90%和100%五种负荷调节手段，其中两个一级缸还采用余隙容积控制。压缩机在各级缓冲器出入口均设计有孔板，来消除管路的压力脉冲振动。在各级出口缓冲罐固定支承的部位放置了专用胶块来改变系统阻尼进行隔振、减振。

　　3）驱动电动机为配备无刷励磁器的正压通风型卧式同步电动机。参数为：型号EN 217758，18极，9 500kW，9 740 kVA，1.0pF，333r/min，10 000V，3PH，50 Hz.该电动机功率大，电压高。采用单支撑轴承结构，电动机轴与压缩机轴采用刚性连接，压缩机的后轴承替代了电动机前轴承的功能，该设计简化了电动机的结构，同时由于减少了一个轴承，也减少了摩擦，降低了能耗，但增加了安装的难度。该机正压通风设置为开机条件，并设置低低压联锁停机。

　　4）设定闭路冷却水系统，三台压缩机各有自己独立的冷却水站，气缸供水为46℃，44.5t/h；填料供水设计为46℃，5.5t/h.供水温度控制比入口介质高5℃，可以减少结垢及控制缸体内外壁温差，防止压缩机气体于缸壁冷凝造成液击。

　　5）压缩机采用两级氮气密封系统，向填料函中间体注入氮气，以封住向外泄漏的氢气。

　　6）自保设施完善。该机组除具备常规压缩机的报警、停车、油泵自起动系统外，另在活塞杆下安装有一个本特利探头，来检测活塞杆的沉降量。如数据超标，则进行报警。且各级出口均设氮气和氢气两种工况的联锁停机自保，如温度高，则会自动联锁停机。该机在CCS的组态模式中，将起动及停车模式的整个步骤编程为顺序起机模式。只要条件具备，按程序起动开机步骤，则会自动起动注油器、辅助油泵和主电动机，在模块组态中具备自动起动相关开机联锁条件旁路及投入功能。电动机起动后，如系统检测励磁同步等信号一切正常，则发出带荷命令，需在5min内进行加载，否则会“无负荷运行时间超限”停机自保。

　　二、压缩机的安装与试运1.压缩机的现场安装三台6HF/3压缩机的机身为整体到厂，曲轴连杆组件在出厂前已安装就位，各参数已调试完成；气缸中体也整体到厂，气阀、活塞杆等组件也已经安装完成，其余部件现场则为现场安装。电动机采用单支撑轴承为散件到货，需现场组装。

　　驱动电动机因采用单支撑轴承，无法进行单试，因此磁力中心位置必须正确。曲轴箱中体在基础验收合格后，与电动机同时就位，并进行安装找正。在经过一次灌浆、二次灌浆完成并复检后，根据6HF型往复压缩机地脚螺栓紧固顺序图使用液压专用工具拧紧地脚螺栓，打表检查沉降值，在允许范围内；待机组就位后，通过调整电动机底座，对电动机磁力中心线按标记进行安装调整。

　　对于重要的螺纹联接处均采用液压紧固，尤其对于活塞杆十字头部位、预负荷更为安全可靠。在机组安装完成后，润滑油系统、附属设备及工艺配管完成后，对机组进行了试车。

　　2.压缩机的试车过程针对不同的介质，新比隆公司设计了多种运行工况，分别对应于氮气、额定工况以及开工初期和末期工况下的氢气开机模式，还专门设计了“机械运转测试”这一工况，用于对新安装机组试运或大修后的检查试运，并设置了“无负荷运转时间超限”停机自保系统。

　　该机组在试车过程中，应新比隆公司技术代表要求进行，同样进行常规试运：油运、系统仪表回路测试、联锁系统调校及模拟起机、点试、做三次电气跳车试验、空负荷试运（拆除气阀，做2min、5min、10min和4h运转测试）氮气负荷试车、氢气工况试车。该机组安装完毕后按照API618的规定在制造厂对该设备进行过测试。到厂后在空负荷条件下，对一系列气缸、连杆、十字头和轴承等相关部件进行了检查，各种参数，温度、振动一切正常。在空负荷试车完成后，恢复气阀（该机采用氮氢两用气阀），进行氮气工况试车。

　　A机在起动时呈现带负荷开机状态，二级出口温度上升速度过快，声音异常。停机后检查负荷控制系统，显示一、二、三级均有部分气阀出现动作卡涩现象，是造成开机带荷的原因，且因机组各级气缸带荷不均，造成机身两侧动力不平衡，导致试车时机组振动。将三台机组气阀解体，执行机构清洗，打磨后恢复。再次开机，压机入口压力控制在1.3MPa，开机正常，但带荷后二级出口温度高，且各级过滤网压差偏大，超过0.3MPa，运行10min左右二级出口温度高高联锁停车。试验三台机，存在同样问题。

　　与设计及厂家咨询后，建议尽量降低入口压力，检查过滤器，二级出口温度停机联锁值上调5℃。拆除滤芯*外层滤网，重新试车，起动电流278A，控制一级入口0.8MPa左右，三返一控制阀全开，三级出口压力*高10.2MPa，各级压比均在2以上，测量各阀盖均在100℃以上，二级、三级出口温度仍明显偏高，*高达159℃，但已趋于平稳，不再上升。系统压力达到工艺要求后，正常停车。在试车过程中，对比三台机孔板前后压力表，发现三级出口缓冲器出口孔板前后压差太大，在1.0MPa以上，明显不正常。将三级出口孔板拆下检查，发现该孔板在压差作用下，已经受压变形。按试车情况分析，该孔板在氮气工况下明显不合适，且氮氢两用气阀也不能完全兼顾氮气工况。

　　建议在氮气工况下，重新计算孔板，并将其更换。重新订购氮气气阀，以备氮气工况使用。按厂家数据重新制作三级出口孔板更换后，机组进行氢气工况试车，机组一切正常。机组100%负荷开机，新氢流量达到100 000m 3 /h，测量各级温度，一级1缸出口110℃，一级3缸出口111℃；二级2缸出口109℃，二级4缸出口110℃；三级5缸出口100℃，三级6缸出口98℃；三级出口压力15.5MPa，测量各气缸*大振动值不超过5.0mm/s，完全满足工艺要求。开机后一直跟踪检测情况，各温度、流量、压力及振动一切正常，均在设计范围内，自开工至今，压缩机一直运行正常。

　　三、结语实践证明6HF/3型往复压缩机具有很多技术特点，尤其该机组的仪表联锁系统较为复杂，因此做好仪表调校工作是该机组试运的关键；而6HF/3型往复压缩机的现场安装难度不大，关键点在于如何很好地调整单支撑电动机的磁力中心线。从试运及开车以来的生产运行情况来看，该机组总体设计合理，运行可靠，各项指标达到了设计要求，为以后同型号的机组的运行工作积累了丰富的经验。