Các lỗi thường gặp và phân tíchMáy nén khí Hydro
Trừu tượng:
Máy nén hydrođóng vai trò quan trọng trong các quy trình như lọc dầu và vận chuyển khí tổng hợp metanol trong các ngành công nghiệp hóa chất than. Nếu máy nén hydro bị trục trặc, nó có thể dẫn đến việc đóng cửa nhà máy hoặc thậm chí rò rỉ khí, hỏa hoạn và nổ, gây ra tổn thất kinh tế đáng kể. Bài báo này tập trung vào máy nén piston được sử dụng để vận chuyển khí hydro, cung cấp phân tích chi tiết về các vấn đề vận hành phổ biến và đưa ra các khuyến nghị bảo trì tương ứng. Những hiểu biết sâu sắc này nhằm hỗ trợ các nhà quản lý an toàn và người vận hành thiết bị trong các doanh nghiệp hóa chất.
Trong các quá trình hóa học quy mô lớn, nhiều phản ứng khí-khí, khí-lỏng hoặc khí-rắn đòi hỏi điều kiện áp suất cao, khiến máy nén được sử dụng rộng rãi. Trong số đó, máy nén piston là một trong những loại phổ biến nhất. Máy nén piston cung cấp hiệu suất nén cao và khả năng thích ứng mạnh mẽ, và chúng có thể được thiết kế cho các ứng dụng áp suất thấp, trung bình, cao và cực cao (trên 350 MPa). Ở tốc độ quay không đổi, thể tích xả của máy nén piston vẫn tương đối ổn định mặc dù áp suất xả dao động. Tuy nhiên, máy nén piston có cấu trúc phức tạp và nhiều thành phần, khiến chúng dễ bị hỏng nếu không được vận hành hoặc bảo dưỡng đúng cách.
Trong ngành công nghiệp hóa chất, để đảm bảo tiến trình bình thường của các phản ứng hóa học sử dụng hydro làm nguyên liệu thô, hydro thường được nén ở áp suất cao, đòi hỏi phải sử dụng máy nén piston được thiết kế chủ yếu để vận chuyển hydro. Ví dụ, trong ngành công nghiệp tổng hợp amoniac, áp suất nạp của hỗn hợp hydro-nitơ là 0.03 MPa và sau 6-7 giai đoạn nén, áp suất xả cuối cùng đạt 31,4 MPa. Trong quá trình sản xuất khí tổng hợp metanol trong ngành công nghiệp hóa chất than, áp suất nạp của hỗn hợp hydro và carbon dioxide là 2,5 MPa và sau nhiều giai đoạn nén, áp suất xả cuối cùng đạt 5-10 MPa (phương pháp áp suất thấp) hoặc 35 MPa (phương pháp áp suất cao).
1.Nguyên lý làm việc và phân loạiMáy nén khí Hydro
1.1Nguyên lý hoạt động
Cấu trúc của máy nén hydro tương đối phức tạp, với sơ đồ được thể hiện trong Hình 1. Các thành phần chính bao gồm xi lanh gang, ống lót xi lanh gang, đầu xi lanh gang, trục khuỷu gang, thanh truyền, thanh trượt (bao gồm thanh trượt), đệm, piston (bao gồm vòng piston), vòng gạt dầu, thanh truyền piston bằng thép không gỉ và van khí bằng thép không gỉ. Ngoài ra, còn có một số thiết bị phụ trợ như bộ lọc khí, bộ đệm và đường ống dẫn dầu bôi trơn.
Tương tự như các máy nén pittông khác, máy nén hydro bao gồm ba quá trình chính: nạp, nén và xả. Được dẫn động bởi một động cơ điện, trục khuỷu di chuyển thanh truyền, thanh truyền piston và piston qua lại trong xi lanh. Khí được nén bởi piston và cuối cùng được đẩy ra ngoài qua van khí.
Hình 1: Sơ đồ cấu trúc máy nén hydro
1.2 Phân loại
Máy nén hydrođược phân loại dựa trên phạm vi thể tích xả và áp suất xả. Các loại cụ thể được thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1: Phân loạiMáy nén khí Hydro
Dựa trên vị trí tương đối của mặt phẳng cơ sở và đường tâm hình trụ,máy nén hydrocũng có thể được chia thành máy nén nằm ngang (mặt phẳng đế song song với đường tâm xi lanh, chủ yếu bao gồm loại đối diện, loại một mặt và loại cân bằng đối xứng), máy nén thẳng đứng (mặt phẳng đế vuông góc với đường tâm xi lanh) và máy nén góc (mặt phẳng đế tạo thành một góc nhất định với hướng đường tâm xi lanh).
Máy nén đứng và máy nén ngang có xi lanh ở một bên trục khuỷu phù hợp với điều kiện thể tích khí nhỏ. Trong số các máy nén ngang, loại cân bằng đối xứng được sử dụng rộng rãi và là một trong những lựa chọn tốt nhất cho máy nén pittông vừa và lớn. Loại máy nén này có nhiều xi lanh phân bố đều ở cả hai bên trục khuỷu, tạo thành góc 180 độ với hướng đường tâm xi lanh. Máy nén đối diện phù hợp với điều kiện nén khí áp suất cao, trong khi máy nén góc phù hợp với máy nén cỡ nhỏ đến trung bình. Máy nén góc có thể được chia thành nhiều loại khác nhau dựa trên góc, chẳng hạn như loại W (góc 60 độ), loại L (góc 90 độ) và loại quạt (góc 40 độ), trong số những loại khác.
2.Mô hình máy nén khí hydro và ý nghĩa của các chữ cái
Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định nhanh chóng các đặc điểm cấu trúc máy nén, lưu lượng thể tích, áp suất làm việc và các thông tin khác,máy nén hydro, giống như các thiết bị động lực học hóa học thông thường khác, có số hiệu mô hình được chỉ định, với mỗi chữ cái đại diện cho các ý nghĩa khác nhau. Sơ đồ mô hình máy nén hydro được thể hiện trong Hình 2.
Hình 2: Sơ đồ mô hình máy nén hydro
Trong Hình 2, "chênh lệch" ở cuối số kiểu máy chủ yếu được sử dụng để phân biệt giữa các loại máy nén, thường được biểu thị bằng sự kết hợp của các chữ cái và số. "Áp suất" đề cập đến áp suất đo của áp suất xả danh nghĩa sau khi khí được nén bởi máy nén, được đo ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn. "Lưu lượng thể tích danh nghĩa" đề cập đến lưu lượng khí được máy nén thải ra, được tính toán dựa trên các điều kiện tại vị trí hút tiêu chuẩn (áp suất, nhiệt độ, thành phần khí). "Cấu trúc" và "tính năng" của máy nén hydro biểu thị cấu trúc và các đặc điểm cụ thể của máy nén, với ý nghĩa của từng chữ cái được trình bày chi tiết trong Bảng 2 và Bảng 3.
Bảng 2: Các chữ cái và ý nghĩa của cấu trúc máy nén hydro
Bảng 3: Các chữ cái và ý nghĩa của các tính năng của máy nén hydro
3. Những lỗi thường gặp củaMáy nén khí Hydro
Máy nén hydrocó độ chính xác sản xuất cao và yêu cầu bảo trì. Khi máy nén hydro hoạt động dưới sự dẫn động của động cơ, trục khuỷu quay nhanh và di chuyển qua lại. Một đầu của trục khuỷu và thanh truyền được kết nối với bộ phận thanh giằng, bộ phận này cũng chuyển động qua lại bên trong thanh dẫn hướng dưới tác động của trục khuỷu và thanh truyền, cuối cùng dẫn động piston để chuyển động qua lại và nén hydro (hoặc khí hỗn hợp chứa hydro). Tuy nhiên, trong quá trình chuyển động qua lại kéo dài của các bộ phận trục khuỷu, thanh truyền và thanh giằng, các bộ phận này dễ bị mài mòn. Sự mài mòn nghiêm trọng có thể ảnh hưởng đến chất lượng vận hành, đòi hỏi phải phát hiện và dừng máy kịp thời để bảo dưỡng nhằm đảm bảo máy nén hydro hoạt động an toàn và ổn định.
3.1 Hỏng hóc hệ thống dầu bôi trơn và phân tích nguyên nhân
Vấn đề phổ biến nhất với hệ thống dầu bôi trơn của máy nén hydro là áp suất dầu thấp. Trong quá trình vận hành bình thường, dầu bôi trơn được bơm dầu nén và đưa đến bộ lọc cấp một, sau đó đi qua bộ làm mát dầu bôi trơn bên ngoài và bộ lọc cấp hai, và được chia thành ba tuyến. Tuyến đầu tiên đi đến đồng hồ đo áp suất dầu của máy nén (bao gồm đồng hồ đo từ xa và tại chỗ); tuyến thứ hai đến phần nhỏ của ổ trục đầu lớn để cung cấp dầu bôi trơn; và tuyến thứ ba đi đến bơm bù để ngăn rò rỉ bộ giới hạn áp suất dầu.
Trong quá trình bảo dưỡng hệ thống dầu bôi trơn thông thường, bước đầu tiên là kiểm tra trực quan từng hệ thống đường ống dầu, đặc biệt là các điểm bịt kín tĩnh trong đường ống. Nếu phát hiện bất kỳ rò rỉ hoặc vết dầu nào, cần siết chặt đường ống dầu bị rò rỉ. Trong quá trình vận hành bình thường của máy nén hydro, hệ thống dầu bôi trơn luôn ở trạng thái áp suất âm, khiến việc phát hiện áp suất dầu giảm trở nên khó khăn. Để xác định chính xác điều này, cần kiểm tra chi tiết các điểm bịt kín tĩnh trên đường ống dầu và bất kỳ đường ống nào có khả năng bị rò rỉ đều phải được thay thế để loại bỏ các rủi ro tiềm ẩn. Ngoài ra, cần kiểm tra nghiêm ngặt chất lượng dầu bôi trơn vì hàm lượng nước và nồng độ ion kim loại có thể đẩy nhanh quá trình phân hủy dầu. Nếu hàm lượng khí không ngưng tụ của dầu vượt quá tiêu chuẩn, áp suất dầu có thể dao động. Bằng cách kiểm tra đường ống cung cấp dầu bôi trơn và khe hở giữa khoang lọc giai đoạn hai và bộ làm mát dầu, người ta có thể đánh giá mức độ ngưng tụ khí trong đường ống dầu - khe hở lớn hơn cho thấy tình trạng ngưng tụ nhiều hơn. Hai lý do phổ biến gây ra hiện tượng ngưng tụ là: (1) dầu bôi trơn có độ hòa tan nhất định đối với không khí bên ngoài, khiến việc tránh một lượng nhỏ không khí hòa tan trở nên khó khăn; (2) thiết bị giới hạn áp suất dầu giai đoạn hai trả lại dầu trộn với một lượng nhỏ không khí, tạo thành bọt, tích tụ và làm tăng khoảng cách. Để giải quyết vấn đề này, đầu ra của ống dầu trả lại phải được đặt càng gần đầu xa của đầu vào bộ lọc dầu bôi trơn càng tốt để ngăn bọt tích tụ trong đường ống.
3.2 Phân tích hư hỏng van khí, tấm van và bảo trì
Tiêu biểu,máy nén hydronên chuyển sang một đơn vị dự phòng và tiến hành bảo trì hoặc kiểm tra sau mỗi 3 đến 6 tháng. Cần đặc biệt chú ý đến các van khí, vì các tấm van dễ bị tích tụ carbon, cặn dầu hoặc bụi và lò xo van khí có thể bị gãy. Nắp áp suất van khí có một số vít trên cùng; trong quá trình bảo trì, các vít này phải được nới lỏng và đặt trong một thùng chứa sạch hoặc vải không bụi. Sau đó, các bu lông và đai ốc trên đỉnh nắp áp suất van khí phải được nới lỏng, để lại hai bu lông và đai ốc chéo cho đến khi không còn khí thoát ra khỏi xi lanh, sau đó tháo hết chúng ra. Cuối cùng, tháo nắp áp suất và nắp ép tấm van, nhẹ nhàng kéo tấm van ra và làm sạch mọi vết dầu hoặc cặn có thể có để kiểm tra vật liệu. Tất cả các van khí phải được thử áp suất bằng nitơ trước khi lắp đặt để đảm bảo không bị rò rỉ. Chi tiết về phân tích lỗi tấm van và phương pháp xử lý được thể hiện trong Bảng 4.
Bảng 4: Phân tích lỗi tấm van và phương pháp xử lý
3.3 Khối xi lanh
Độ nhẵn và bôi trơn của thành xi lanh là rất quan trọng. Khi piston chuyển động qua lại nhanh bên trong xi lanh, nếu hydro chứa bụi hoặc vật chất dạng hạt, thành xi lanh có thể bị trầy xước hoặc có rãnh, có khả năng dẫn đến hỏng xi lanh. Nếu vết xước hoặc rãnh nhỏ, chúng có thể được làm nhẵn bằng đá mài bán nguyệt. Đối với các vết xước hoặc rãnh nghiêm trọng hơn, khi chiều dài của rãnh vượt quá 1/4 chu vi xi lanh và chiều rộng rãnh lớn hơn 3 mm và độ sâu lớn hơn 0,4 mm, cần phải khoan xi lanh. Khoan là phương pháp xử lý phổ biến đối với tình trạng mài mòn nghiêm trọng, làm tăng nhẹ đường kính xi lanh, nhưng không quá 2% đường kính thiết kế ban đầu, với độ dày thành giảm không quá 1/12 độ dày ban đầu. Sau khi khoan, hãy chọn piston và vòng piston phù hợp với đường kính xi lanh mới để đảm bảo khe hở thích hợp.
3.4 Thanh chéo và thanh kết nối
Thanh trượt thường được rèn từ thép cacbon hoặc thép hợp kim chất lượng cao, mang lại độ bền và độ cứng cao. Nó kết nối đầu dưới của thanh piston với ổ trục đầu nhỏ của thanh truyền, truyền lực từ piston đến thanh truyền và trục khuỷu. Thanh truyền chuyển đổi chuyển động qua lại của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Thanh trượt, chốt thanh trượt, tấm trượt và thanh dẫn hướng được gọi chung là cụm thanh trượt và dễ bị nứt do áp suất cao.
Thay thế thanh chéo:
Nếu ghế trung gian đã được tháo khỏi thân, thanh trượt có thể được thay thế bằng cách tháo nó ra khỏi mặt bích kết nối. Nếu ghế trung gian là một phần của thân, việc thay thế thanh trượt có thể được thực hiện thông qua các lỗ đo trên thân.
Trong quá trình thay cửa sổ, hãy di chuyển thanh trượt đến giữa cửa sổ (tức là tâm của đường trượt thanh trượt), xoay nó 90 độ dọc theo trục để căn chỉnh đường trượt trên và dưới với hai bên cửa sổ, sau đó song song di chuyển nó ra khỏi cửa sổ để sửa chữa và thay thế.
Khi sửa chữa, tránh làm hỏng bề mặt làm việc của đường trượt, căn chỉnh với cổng dẫn hướng và đảm bảo khoảng cách đáp ứng các yêu cầu quy định.
Thay thế ổ trục đầu lớn của thanh truyền:
(1)Sử dụng thiết bị quay để định vị trục khuỷu ở phía trên và cố định nó để tránh trượt và tai nạn.
(2) Đầu tiên, tháo bu lông thanh truyền khỏi phần dưới, sử dụng vít vòng nâng để treo nắp thanh truyền, sau đó tháo bu lông thanh truyền phía trên và nâng nắp và ổ trục cùng với vít vòng nâng.
(3)Quay chậm trục khuỷu bằng thiết bị quay để tách thanh truyền khỏi cổ trục khuỷu và tháo thanh truyền để thay thế.
(4)Thay thế vòng bi đầu lớn của thanh truyền theo cặp.
(5)Thực hiện thử nghiệm không phá hủy trên bu lông thanh kết nối.
(6) Hiện nay, ổ trục đầu lớn thanh truyền thường là ổ trục thành mỏng tiêu chuẩn, không cần cạo. Khoảng hở của ổ trục đầu lớn phải tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu thiết kế.
Thay thế ổ trục đầu nhỏ của thanh truyền:
(1) Đầu tiên, tháo đai ốc kẹp chốt định vị và lấy chốt định vị ra. Sử dụng thanh tròn đẩy chốt thanh chéo ra khỏi một đầu để tách thanh chéo ra khỏi thanh truyền. Sau đó, tháo thanh truyền ra khỏi nắp động cơ và tiến hành thay ổ trục đầu nhỏ, bảo vệ đường trượt.
(2)Trong quá trình thay thế, hãy ấn ổ trục cũ ra khỏi đầu nhỏ của thanh truyền và ấn ổ trục mới vào.
3.5 Trục khuỷu
Độ côn và độ bầu dục của cổ trục chính và cổ trục khuỷu phải là<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.
Thay thế ổ trục chính:
(1)Tháo nắp bên của thân máy và nắp bên cuối, tách các kết nối trục khuỷu và động cơ. Sau đó, nới lỏng ống dầu bôi trơn và nắp ổ trục chính để tháo vỏ dưới của ổ trục chính.
(2) Đặt một kích dưới trục khuỷu ở các vị trí thích hợp (giữ cho nó cân bằng), nâng trục khuỷu lên khoảng 0.1–0.2 mm và sử dụng thanh tròn hoặc các công cụ phù hợp khác để tháo vỏ dưới của ổ trục chính khỏi ổ trục. Tương tự như vậy, lắp vỏ dưới mới vào ổ trục.
(3)Lắp vỏ và nắp ổ trục chính mới vào ổ trục và cố định chặt các bu lông ổ trục theo yêu cầu.
(4) Vòng bi chính được làm theo cặp phải được thay thế theo cặp.
(5)Điều chỉnh khe hở giữa ổ trục đầu lớn và cổ trục khuỷu bằng miếng đệm cho ổ trục thành dày. Đối với ổ trục thành mỏng, cạo nếu khe hở quá nhỏ; thay thế nếu khe hở quá lớn.
(6) Đo khe hở hướng tâm bằng phương pháp đo áp suất chì và khe hở hướng trục bằng thước đo độ dày hoặc trừ đi đường kính của lỗ ổ trục và trục.
(7)Khoảng hở hướng kính phải bằng 0.8‰–1,2‰ đường kính trục khuỷu.
(8)Đối với các yêu cầu thiết kế cụ thể, khe hở ổ trục chính phải tuân thủ nghiêm ngặt các giá trị thiết kế của máy nén.
4. Kết luận
Trong các quy trình sản xuất hóa chất sử dụng hydro làm nguyên liệu thô, máy nén hydro là một thiết bị cốt lõi cho các phản ứng hóa học. Do đó, cần thiết lập một lịch trình bảo trì được lập kế hoạch tốt, bao gồm kiểm tra thường xuyên các đơn vị dự phòng và công việc bảo trì theo yêu cầu của nhà sản xuất sau khi chuyển sang máy nén dự phòng. Ngoài ra, cần kiểm tra thường xuyên hệ thống dầu bôi trơn và vệ sinh bộ lọc sơ cấp và thứ cấp. Trong quá trình kiểm tra, hãy sử dụng ống nghe để kiểm tra các âm thanh bất thường ở các phân đoạn máy nén khác nhau để xác định xem khối xi lanh gang, trục khuỷu, thanh truyền, v.v. có hoạt động bình thường không. Bài báo này phân tích và tóm tắt các nguyên lý hoạt động, phân loại và các lỗi thường gặp củamáy nén hydro, cung cấp hướng dẫn vận hành cho ngành công nghiệp hóa chất, cải thiện mức độ vận hành, quản lý và bảo trìmáy nén hydro, đảm bảo hoạt động ổn định, giảm thiểu tổn thất do thời gian chết và tối đa hóa lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp.
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm:
1. Một số thông tin đồ họa và văn bản có nguồn từ internet và tài khoản chính thức của WeChat, với mục đích chia sẻ thêm thông tin.
2. Thông tin được cung cấp chỉ nhằm mục đích học tập và tham khảo và không ngụ ý xác nhận quan điểm được nêu. Không có bảo đảm nào được đưa ra về tính chính xác, độ tin cậy hoặc tính đầy đủ của thông tin.
3. Nếu có thắc mắc liên quan đến nội dung, bản quyền hoặc các vấn đề khác, vui lòng liên hệ với chúng tôi trong vòng 30 ngày để xóa.