【壓縮機網(wǎng)】1、制氮裝置的高壓氮氣壓縮機修理

 

　　1998年8月，天津梅塞爾氣體工程公司第一臺用于油田井下注氮裝置的氮氣壓縮機組在遼河油田注氮現場(chǎng)出現故障。該裝置由兩個(gè)底架組成。一個(gè)底架上裝有膜式制氮裝置和進(jìn)口螺桿空氣壓縮機；另一個(gè)底架上裝有某知名公司的小型4列4級活塞式對稱(chēng)平衡氮氣壓縮機組。

 

　　該壓縮機組配有康明斯300馬力柴油機，柴油機軸伸裝有蛇形彈簧聯(lián)軸器，與氮氣壓縮機軸連接。由于聯(lián)軸器故障使該裝置癱瘓，不能正常工作，被迫停用。若不能得到修復，整個(gè)裝置面臨失敗的風(fēng)險。

 

　　該公司總經(jīng)理親自開(kāi)車(chē)到濰坊找到筆者所在公司，請技術(shù)人員幫助解決問(wèn)題。當時(shí)，有能力解決此問(wèn)題的人真不多。公司領(lǐng)導找到筆者，希望幫助其修理該壓縮機，筆者應承了此事。但對壓縮機配置和故障情況若明若暗，只能聽(tīng)天津人員口述做一些技術(shù)準備。

 

　　隨后，到天津梅塞爾氣體工程公司，會(huì )同原工作人員赴遼河油田現場(chǎng)檢查該機情況。經(jīng)檢查，確定是聯(lián)軸器故障，不能開(kāi)機。天津工作人員拆開(kāi)聯(lián)軸器，發(fā)現蛇形彈簧已斷裂。

 

　　令筆者犯難的是此蛇形彈簧聯(lián)軸器是德國產(chǎn)品。要通過(guò)該品牌國內公司與德國公司聯(lián)系購買(mǎi)，再由德方空運到天津，蛇形彈簧才能達到遼河油田現場(chǎng)。當時(shí)天津梅塞爾氣體工程公司有一臺11吋筆記本電腦，筆者上網(wǎng)查詢(xún)蛇形彈簧聯(lián)軸器，好不容易找到沈陽(yáng)有一家工廠(chǎng)生產(chǎn)該類(lèi)型的蛇形彈簧。天津工作人員帶著(zhù)斷裂的蛇形彈簧立即赴沈陽(yáng)聯(lián)系核對型號，并購買(mǎi)新的蛇形彈簧。還算不錯，他們購回了同型號的蛇形彈簧。

 

　　在他們赴沈陽(yáng)期間，筆者在現場(chǎng)分析蛇形彈簧斷裂的原因。發(fā)現柴油機與壓縮機軸不同心，經(jīng)測量其不同軸度竟達3mm之多，難怪聯(lián)軸器蛇形彈簧斷裂。

 

　　要使壓縮機和柴油機能夠穩定工作，必須把不同軸度調到允許范圍內。該公司壓縮機和康明斯柴油機分別固定在同一個(gè)鋼制底座上。壓縮機的位置不容易調整，因為壓縮機4級共8條進(jìn)排氣管道不易調整。因此只能調整柴油機軸的高度和側向位移而解決。筆者用兩個(gè)磁鐵壓力表座和兩個(gè)千分表固定在壓縮機軸上，同時(shí)測量柴油機軸對壓縮機軸的高度偏差和傾斜偏差。通過(guò)調整柴油機位置，使兩機不同軸度調到允許范圍內。把康明斯柴油機底角的墊片全部抽掉，也才使不同軸度從3mm降為0.15mm。再要調低柴油機軸線(xiàn)，須磨削鋼制底座或調高壓縮機曲軸箱，這么做的話(huà)，工作量太大。筆者在網(wǎng)上查閱了轉子蛇形彈簧聯(lián)軸器的允許軸向和徑向偏差，發(fā)現0.15mm的軸向和徑向偏差對此型號的蛇形彈簧聯(lián)軸器是允許的。

 

　　在調整妥柴油機和壓縮機聯(lián)軸器許可偏差的基礎上裝好聯(lián)軸器，經(jīng)盤(pán)車(chē)檢查，空載檢查，覺(jué)得沒(méi)問(wèn)題時(shí)，才開(kāi)動(dòng)柴油機壓縮機裝置。這臺進(jìn)口的柴油機壓縮機組因聯(lián)軸器故障停車(chē)的壓縮機組終獲試車(chē)成功，可以正常工作。

 

　　當時(shí)筆者對該公司壓縮機與康明斯柴油機不同軸度達3mm感到不解。這種65～95mm聯(lián)軸器的徑向位移不允許大于0.2mm，軸向位移一般不大于±0.3mm，角位移一般不大于0.003弧度。在修理該機組時(shí)，把該聯(lián)軸器的位移調整到允許的范圍內。

 

　　由于1985年筆者在青島召開(kāi)的山東與德國巴伐利亞洲展覽會(huì )上，看到CMD Couplings的蛇形彈簧聯(lián)軸器和膜片式聯(lián)軸器。因為那時(shí)國內沒(méi)有這種聯(lián)軸器，就比較詳細的了解過(guò)這種聯(lián)軸器，想把這種聯(lián)軸器用在產(chǎn)品設計上。

 

　　為了進(jìn)一步了解該壓縮機，筆者找人翻譯了該公司壓縮機的使用說(shuō)明書(shū)，發(fā)現16處明顯錯誤，本想在網(wǎng)上發(fā)給該公司壓縮機事業(yè)部提醒他們糾正。后來(lái)想到：何必給人家技術(shù)人員找麻煩呢？也就算了，不提了。要知道該知名品牌壓縮機公司的實(shí)力可是非常強，他們生產(chǎn)各種活塞、螺桿、離心、隔膜壓縮機和各種特殊介質(zhì)的高壓泵，就連國內一家大型的螺桿壓縮機公司也購買(mǎi)該公司的主機。

 

　　1999年8月中德合資天津梅塞爾氣體工程公司聘筆者擔任技術(shù)總監。主要研制油田用膜制氮裝置，該裝置主要用于稠油開(kāi)采和欠平衡鉆井，其主要設備皆從美國進(jìn)口，壓縮機主要用該知名公司的產(chǎn)品。包括壓縮機，柴油機、儀表、閥門(mén)及管件訂貨的技術(shù)協(xié)議或技術(shù)規格單皆由筆者領(lǐng)導的技術(shù)科做。裝置的改進(jìn)也由本人負責研究和指導研究。在任期內，為公司完成了計算機輔助設計系統的建立，包括選擇購進(jìn)硬件和軟件，培訓技術(shù)人員，建立標準系統和生產(chǎn)技術(shù)管理文件系統。改進(jìn)了壓縮空氣凈化系統和部分吸附過(guò)濾設備，使裝置的可靠性得以很大提高，并完成3種新裝置的設計。

 

　　2、高彈性橡膠聯(lián)軸器

 

　　與上述蛇形彈簧聯(lián)軸器不同的是一種特殊的高彈性橡膠聯(lián)軸器。

 

　　由于筆者是原單位善于創(chuàng )新的設計人員，對聯(lián)軸器做過(guò)一些創(chuàng )新應用。1982年，在直聯(lián)傳動(dòng)空氣壓縮機上，首先改革創(chuàng )新使用高彈性橡膠聯(lián)軸器。

 

　　當時(shí)無(wú)錫船用減震器廠(chǎng)有一款高彈性橡膠聯(lián)軸器，在國內是唯一的。他們這種聯(lián)軸器主要供船用柴油機的聯(lián)接。必須成對使用，這種聯(lián)軸器有過(guò)載保護爪，其軸向和徑向位移的許可值很大（一般3mm左右），特別適合直聯(lián)傳動(dòng)。筆者在直聯(lián)空氣壓縮機上嘗試過(guò)使用這種聯(lián)軸器。

 

　　與無(wú)錫船用減震器廠(chǎng)的技術(shù)科人員進(jìn)行交流，由于為了使空氣壓縮機與電動(dòng)機的軸向尺寸受限，要求此聯(lián)軸器的軸向尺寸要小，不成對使用。而且空氣壓縮機需要一定的轉動(dòng)慣量，筆者就專(zhuān)門(mén)設計了一個(gè)飛輪，把單片高彈性橡膠聯(lián)軸器裝在飛輪內部，必須選用一個(gè)較大的高彈性體，套在電動(dòng)機軸套上。這樣電動(dòng)機和空氣壓縮機可以聯(lián)接在一起，松開(kāi)螺絲，又可以脫開(kāi)。筆者把設計方案拿到無(wú)錫，與該廠(chǎng)的技術(shù)科人員交流，得到他們的認可。其實(shí)他們也沒(méi)有這么應用過(guò)，他們的產(chǎn)品規格并無(wú)這種應用。

 

　　筆者原單位的油田高壓注水泵設計人員也跟著(zhù)學(xué)會(huì )了這種高彈性橡膠聯(lián)軸器的設計方法，在高壓注水泵上采用這種設計。這種聯(lián)軸器使用了多年，竟沒(méi)有發(fā)現過(guò)故障。

 

　　上世紀末，無(wú)錫船用減震器廠(chǎng)搬到上海，以后又與GKN Stromag合作，生產(chǎn)全系列高彈性橡膠聯(lián)軸器，其產(chǎn)品曾用于德萊塞大型氮氫壓縮機與汽輪機減速機的聯(lián)接，適合需要大轉動(dòng)慣量的大型活塞壓縮機使用。在此方面，作者的設計明顯走在前面。

 

　　3、高性能冷干機

 

　　在生產(chǎn)注氮設備過(guò)程中，筆者發(fā)現該注氮裝置的空氣壓縮機分別從瑞典和德國進(jìn)口，所配的冷凍干燥機均是國內配套，由于國產(chǎn)冷干機出氣質(zhì)量達不到預先設定的要求，致使從美國高價(jià)進(jìn)口的膜組進(jìn)水而失效。

 

　　筆者根據多年的冷干機研制經(jīng)驗，確認該冷干機所處理的壓縮空氣在與制冷工質(zhì)熱交換后處在低溫狀態(tài)（3～5℃）時(shí)，壓縮空氣所含的氣相油大部分液化，變成水霧和油霧。此時(shí)冷壓縮空氣的冷凝水霧和油霧極易用0.1μm級的過(guò)濾器除掉。而一般的冷干機在此只設置一個(gè)普通濾網(wǎng)，大量的油霧水霧得不到有效攔截。當未經(jīng)有效攔截油氣的壓縮空氣冷量回收后（制冷工質(zhì)被冷卻，壓縮空氣溫度升高），含在壓縮空氣中未被攔截的油霧水霧又被加熱，以氣相狀態(tài)隨壓縮空氣輸出，導致壓縮空氣質(zhì)量過(guò)低。

 

　　筆者要求配套的冷干機公司為天津梅塞爾氣體工程公司生產(chǎn)的冷干機在壓縮空氣低溫狀態(tài)增加一個(gè)0.1μm的過(guò)濾器，此舉大大改善了冷干機的出氣質(zhì)量，從而延長(cháng)了制氮膜組的壽命。
 

　　無(wú)獨有偶，一年后梅塞爾公司為了進(jìn)一步提高膜組壽命，感覺(jué)國產(chǎn)冷干機可靠性還是不理想，遂改為從美國進(jìn)口冷干機。

 

　　當進(jìn)口的冷干機到貨后，筆者想看看該冷干機有什么高招。打開(kāi)進(jìn)口冷干機的柜門(mén)觀(guān)察，有趣的是，第一眼看到的是購入的冷干機在兩個(gè)熱交換器中間配有精密過(guò)濾器，此物與筆者的做法相同，在此處配置了一個(gè)0.1μm級的過(guò)濾器。

 

　　真是所見(jiàn)略同，就是說(shuō)筆者要求國產(chǎn)冷干機配置0.1μm級的過(guò)濾器，美國冷干機也已配置。而國內的冷干機在此仍然停留在先前的狀態(tài)。

 

　　4、H型鋼壓縮機底座

 

　　1999年，天津公司進(jìn)口了某品牌高壓氮氣壓縮機組，筆者發(fā)現其共用底座特殊，他們使用的是一種H型鋼。當時(shí)，國內的外資和中外合資壓縮機公司都在使用沖切機和數控折彎機制作螺桿壓縮機底座。筆者建議公司也采用H型鋼制作高壓氮氣壓縮機組底座。

 

　　可是，國內當時(shí)就鞍鋼的一家鋼廠(chǎng)有H型鋼，而且用戶(hù)不多。筆者查閱了有關(guān)H型鋼的國家標準，希望能從鞍鋼的鋼廠(chǎng)訂貨，遂與該鋼廠(chǎng)聯(lián)系。這家鋼廠(chǎng)沒(méi)有存貨，需我們訂貨，當時(shí)我們提出最小量訂貨，對方允許以3噸量簽訂合同，我方同意簽訂合同。一個(gè)月后，該鋼廠(chǎng)才用汽車(chē)把我公司所定規格的3噸H型鋼送到天津?？梢?jiàn)，當時(shí)國內沒(méi)有多少單位或人員知道這種H型鋼，當時(shí)使用H型鋼的單位確實(shí)也不多。

 

　　有了H型鋼，我們就很容易生產(chǎn)出輕巧、剛性好的注氮壓縮機組所需的底座。筆者使用H型鋼制作壓縮機底座，在國內是較早的。

 

　　后來(lái)，隨著(zhù)各種高層建筑對H型鋼的需求急劇增大，國內好幾個(gè)鋼廠(chǎng)也陸續生產(chǎn)各種型號的H型鋼?，F在，到處都可以買(mǎi)到H型鋼，與1999年的情況大不相同。

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