沈阳6M50压缩机六七级PEEK活塞环改造应用小结
2010-01-07 | 编辑：enablesite |
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江苏华昌化工股份有限公司 薛军 215600 温州瑞德气阀有限公司 邵小光 325038
摘 要：通过对沈阳6M50压缩机六七级活塞环材质的改造，降低了检修费用，保证了压缩机的稳定运行，提高了合成氨产量，取得了较大的经济效益。
关键词：6M50压缩机 活塞环 聚醚醚酮（PEEK）
江苏华昌化工股份有限公司前身为张家港市化肥厂,2004年2月经批准，更名为江苏华昌化工股份有限公司，并整体搬迁至江苏省扬子江国际化学工业园。公司是以合成氨为主导产品的基础化工企业，在新搬迁的合成氨生产装置中，对直接决定合成氨生产能力的压缩机，分别选用了沈阳压缩机有限公司和上海压缩机有限公司生产的6M50型大型往复式压缩机，该机单台合成氨生产能力为：40ktNH3/a，故压缩机运行的稳定性直接影响到合成氨的产量。经过1年多的运行，暴露并解决了一些存在问题，其中比较成功的是对沈阳6M50压缩机六七级活塞环材质的改造。
该机原设计的六七级活塞环为铜质活塞环，经过1年多的运行，均普遍到了更换周期，但更换上的活塞环的使用寿命均出现逐渐变短，到改造时，运行时间在15天左右，严重影响了压缩机运行的稳定性，降低了合成氨产量，并极大地增加维修工作量及维修费用。
分析该存在问题，主要有以下几方面的原因：
1.该更换上的活塞环外周存在椭圆现象，其在气缸内的漏光超差，活塞环外周圆面与气缸镜面不能完全贴合，全部接触。致使活塞环偏磨，局部减薄严重，强度降低而出现断裂。从断裂的活塞环侧面看，周边还存在飞边现象，表明活塞环材质偏软。
2.该气缸镜面在与活塞环的磨擦过程中，也出现了少量、轻微的磨损，而在活塞环断裂后的继续运行中，表现更为严重，气缸镜面存在划痕、粗糙度降低等情况，也影响到活塞环的使用寿命。
3.气缸内的润滑，由于该六七级缸为高压缸，工作压力在：12MPa至30MPa左右，虽设计有二个注油点，但可能出现注油量减少及油止逆阀的失灵等情况，使进入气缸的润滑油量减少，导致活塞环少油而磨损加剧，从而降低活塞环的使用寿命。
4.压缩机七级进口温度较高，由于前工段的影响，导致进入压缩机的七进气体温度较高，且公司采用的是安淳公司醇化工艺取代原有的醋酸铜氨溶液铜洗工艺，故气体中还含有未彻底分离的甲醇蒸汽，而经过压缩机压缩后会凝结，部分停留在气缸内，影响到气缸内的润滑油油质，降低润滑性能，使活塞环与气缸的运行工况变差，也会引起活塞环的使用寿命降低。
针对上述可能存在的因素，采取了相应措施：提高活塞环的制造质量，加工精度；增加气缸内的注油量，由两个注油器增加为三个注油器，注油量增加50%；尽量降低七级进气温度，提高七级进口气体的分离效果；加强操作及巡回检查，确保注油器运行良好。但结果都收效甚微，均未能有效地延长该活塞环的使用寿命。
鉴于该活塞环的使用寿命越来越短、生产及为被动的情况，决定在不改变活塞体原有结构的前提下，根据该机使用的聚醚醚酮（PEEK）树脂阀片的特性，尝试用聚醚醚酮（PEEK）树脂材料制作相同尺寸的活塞环进行试用。
聚醚醚酮（PEEK）树脂是英国开发成功的一种新型特种工程塑料。主要性能：熔点：334℃、玻璃化转变温度：143℃，弯曲强度：134MPa，拉伸强度：97.38MPa。主要物性：耐热性：按长期连续使用温度的评价的方法，UL温度指数测定值为250度。耐药品性：聚醚醚酮（PEEK）树脂只溶解于浓硫酸，有良好的耐化学药品性，特别是在高温下耐酸碱性方面较好，甲醇对其的影响程度也较小。故聚醚醚酮（PEEK）树脂具有良好的物理、化学性能，应该适合该六七级缸的工作特性。
遂与聚醚醚酮（PEEK）气阀的生产厂家：温州瑞德气阀有限公司联系，按照我方图纸及相关技术参数、要求，制作该六七级活塞环，并将其最早于2007.3.21及2007.3.23分别更换到缸径为：Φ205和Φ195的气缸上使用，经对其使用情况的监测，该两级的气体压力、温度均符合设计的工艺指标，使用效果良好。于2007.11.8停车检修时，对其中2007.3.21装入的Φ205活塞环拆出检查，发现其20支活塞环中仅只有2支活塞环发生了断裂，其余18支均基本完好，外形尺寸几乎未发生变化，只是在活塞环的外周留有与气缸镜面摩擦后的轻微拉痕。而目前其他几个Φ205气缸的活塞环仍在使用。
经济效益分析：
1.检修费用：每更换一套活塞环（20支）、支承环（2块），费用为：18360元，加上更换活塞环时要更换部分密封填料，总费用约为：1.9万元。而其平均寿命在15天左右，一年按330天计算，要更换22次，所需费用：41.8万元，而公司拥有5台沈阳6M50压缩机，共有10只六七级缸体，所以，一年节省维修总费用：～418万元。如果缸套因活塞环断裂过度磨损而损坏，则还需加上镶缸套的相关费用。而更换该聚醚醚酮（PEEK）活塞环，费用仅需：1.08万元/套。
2.检修影响的间接费用：每套活塞环的更换时间约需4小时，一年累计检修时间约：～880小时，如活塞环在晚上损坏，则停车时间还会增加，一年累计停车至少1000小时以上，按该机单台合成氨生产能力40ktNH3/a，即：5tNH3/h，一年仅更换该六七活塞环就会影响合成氨5000吨以上。其中，还不包括额外开停车所造成的电耗、气耗。
总结：通过对该沈阳6M50压缩机六七级活塞环的改造，并经过一年多的成功运行，节省了大量的维修费用，减少了停车检修对合成氨生产的影响，保证了压缩机的稳定运行，取得了明显的经济效益。 |
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