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《壓縮機(jī)》雜志與壓縮機(jī)網(wǎng)同步推
1、前言
1994年前后，有些化工廠缺乏高密封要求的特殊氣體壓縮機(jī)，由于找不到合適的壓縮機(jī)，這些化工廠的職工不得不在環(huán)境相當(dāng)惡劣的工況下從事壓縮機(jī)操作和修理工作，他們承受著身體被損害的危險(xiǎn)，無畏而又無奈。
2、氯乙烯壓縮機(jī)密封改造
例如：有一個(gè)化工廠，生產(chǎn)氯乙烯，由于歷史原因，他們一直用普通的L型空氣壓縮機(jī)壓縮氯乙烯氣體，由于活塞桿填料密封有漏氣現(xiàn)象，壓縮機(jī)站的環(huán)境中會(huì)有氯乙烯氣體逸出。因?yàn)槁纫蚁怏w對人體肝臟的損傷比較嚴(yán)重，該化工廠規(guī)定：正常的氯乙烯氣體壓縮機(jī)操作工三年必須調(diào)崗。
該化工廠技術(shù)人員了解到筆者可以幫助他們解決問題，以期尋求解決的辦法。筆者分析了解該壓縮機(jī)漏氣的情況后，決定用130千瓦的4LW無油空氣壓縮機(jī)為基礎(chǔ)，研制高密封要求的氯乙烯氣體壓縮機(jī)。
設(shè)計(jì)的首要工作是把壓縮機(jī)中體封閉，使從填料漏出的氯乙烯氣體不再漏入大氣。但是，從活塞桿漏入中體的氯乙烯氣體會(huì)集聚，漏氣到一定量值時(shí)，會(huì)通過曲軸箱而漏入大氣。
下一個(gè)解決問題的關(guān)鍵是把漏入中體的氯乙烯氣體抽走。如何抽吸走這些氯乙烯氣體？作者做為設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人冥思苦想，既要抽走泄漏出的氯乙烯氣體，還要回收這些氣體，同時(shí)又不得將漏出的聚乙烯氣體與空氣混合回收。
經(jīng)過認(rèn)真考慮，作者擬在壓縮機(jī)進(jìn)氣口加一類似噴射泵的噴射管。把壓縮機(jī)吸氣管設(shè)計(jì)成弱的噴嘴，壓縮機(jī)吸氣管置于一個(gè)特定的低壓箱中。從壓縮機(jī)兩個(gè)中體處引16mm不銹鋼管與噴嘴外部的低壓箱連接。
作者自己詳細(xì)的計(jì)算了所需負(fù)壓和噴嘴形狀尺寸，并要求設(shè)計(jì)成漏氣回收裝置。經(jīng)設(shè)計(jì)、加工到總裝、廠內(nèi)試車。隨后化工廠按要求構(gòu)筑壓縮機(jī)基礎(chǔ)，安裝所需管道，并安裝壓縮機(jī)。
在使用現(xiàn)場，作者又在16mm不銹鋼管中間加了旋塞閥，以便保持較佳的回收效果。經(jīng)試用，回收效果確實(shí)不錯(cuò)。壓縮機(jī)廠房再也不用受氯乙烯氣體泄漏的威脅，化工廠很滿意。該化工廠總經(jīng)理還希望作者當(dāng)他們的顧問。
由于漏氣回收裝置是動(dòng)態(tài)起作用，在壓縮機(jī)起動(dòng)前，氯乙烯進(jìn)氣管道閥門要關(guān)閉，壓縮機(jī)停機(jī)后，排氣管路閥門亦應(yīng)關(guān)閉，防止回收噴嘴無流速時(shí)，回收裝置會(huì)無回收動(dòng)力，導(dǎo)致氯乙烯氣體經(jīng)16mm不銹鋼管和壓縮機(jī)填料漏入曲軸箱和周圍大氣。
這套裝置在用戶處一直使用到搬遷。2010年后，有些螺桿壓縮機(jī)公司才開發(fā)了螺桿氯乙烯壓縮機(jī)，這是15年的后話。
3、二氧化硫螺桿壓縮機(jī)密封
二氧化硫螺桿壓縮機(jī)是一種特殊氣體壓縮機(jī)，密封性要求很高。
壽光市原來有一個(gè)磷肥廠，他們苦于找不到合適的二氧化硫壓縮機(jī)而苦惱。作者覺得解決用戶需求是壓縮機(jī)廠不可推卸的責(zé)任，應(yīng)該急用戶所急，想辦法盡量滿足用戶的需求。用戶還告訴我們，二氧化硫很刺鼻，假如有一滴二氧化硫液體滴到地上，就會(huì)冒出一堆白煙。意思是說：該壓縮機(jī)密封性一定要好。
作者考慮：根據(jù)用戶的氣量和密封性要求，選用螺桿壓縮機(jī)較為合適。于是和設(shè)計(jì)人員一起，按照作者的思路，以5m3/min的螺桿空氣壓縮機(jī)螺桿為基礎(chǔ)，在壓縮機(jī)軸伸側(cè)增加油浴機(jī)械密封，經(jīng)過作者和其他設(shè)計(jì)人員的共同努力，完成了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。為了解決密封的可靠性，作者親自到上海有關(guān)密封件公司考察，挑選并采購設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量過硬的機(jī)械密封。在解決了設(shè)計(jì)和制造的接口問題后，進(jìn)入試制過程。裝成二氧化硫氣體壓縮機(jī)，并投入試驗(yàn)。在產(chǎn)品試驗(yàn)站經(jīng)過空氣試車后并經(jīng)過廠內(nèi)試驗(yàn)，認(rèn)為密封性能可靠，可以發(fā)往用戶。
為了在實(shí)際使用環(huán)境考察該壓縮機(jī)的性能，特別考察其密封性能，作者和用戶溝通后，把該壓縮機(jī)運(yùn)往用戶。用戶較快的把該壓縮機(jī)安裝連接完畢，并進(jìn)行安裝試車。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明該壓縮機(jī)設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量完全符合用戶要求。該二氧化硫氣體螺桿壓縮機(jī)經(jīng)一段時(shí)間實(shí)際使用后，得到用戶的贊賞。用戶說：“墻上的管道閥門有時(shí)還有點(diǎn)漏氣，但該二氧化硫氣體壓縮機(jī)硬是一點(diǎn)不漏?！?/p>
4、氯甲烷氣體壓縮機(jī)治理
2008年時(shí)，山東有一家氯化工原料公司，其有6臺不同規(guī)格的氯甲烷氣體壓縮機(jī)，分布在氯烴1、氯烴2和氯烴3三個(gè)車間。這種活塞式氯甲烷壓縮機(jī)的活塞桿壽命不超過2個(gè)月。雖然活塞桿摩擦面涂覆有陶瓷層，希望陶瓷層能承受強(qiáng)力摩擦，而且涂覆陶瓷層的活塞桿價(jià)格昂貴，但氯甲烷壓縮機(jī)活塞桿表面還是會(huì)在不到2個(gè)月（有時(shí)1個(gè)半月）后，就磨成一道一道深溝，涂層部分發(fā)生脫落，導(dǎo)致活塞桿表面拉傷漏氣嚴(yán)重。
氯甲烷壓縮機(jī)拆卸安裝都比較麻煩，有時(shí)由于氯甲烷泄漏嚴(yán)重，維護(hù)人員都無法靠近，換活塞桿時(shí)，維修人員須帶防毒面具操作。
2008年8月5日，在氯烴三車間修理LW-8/2.8-9.55A氯甲烷壓縮機(jī)填料時(shí)，作者在他們的填料盒內(nèi)、聚四氟乙烯密封環(huán)周圍空隙中，加入自己研制的SL特抗磨塑料潤滑脂。該活塞桿與填料使用了4～6個(gè)月才更換。過去該壓縮機(jī)填料漏氣是最大問題，現(xiàn)在車間已感到比較滿意。以后配件供應(yīng)商將活塞桿材料換成3Cr13活塞桿，在填料密封環(huán)四周和填料盒中同樣加入SL特抗磨修復(fù)塑料潤滑脂后，活塞桿不用涂覆陶瓷層仍也可用6個(gè)月。該活塞桿經(jīng)涂覆陶瓷層后，在安裝時(shí)填加SL特抗磨修復(fù)塑料潤滑脂后，最長用了一年多也未失效。
由于氯烴生產(chǎn)的特殊性、工廠習(xí)慣、氯烴產(chǎn)品的旺銷勢頭，以及氯甲烷氣體的特殊性決定，化工廠仍在使用活塞式氯甲烷壓縮機(jī)。目前，尚未看見有合適的回轉(zhuǎn)式氯甲烷壓縮機(jī)問世。
當(dāng)然，這種替代是必然的，就要看壓縮機(jī)廠家如何研制和試用。
5、隔膜和液環(huán)壓縮機(jī)密封性討論
對于有高密封要求的特殊氣體來說，隔膜壓縮機(jī)和液環(huán)壓縮機(jī)對小型用氣客戶是比較適合的。
隔膜式壓縮機(jī)適于壓縮高純度、稀有、貴重、易燃易爆、有毒有害、具有腐蝕性的氣體介質(zhì)、氧氣以及高壓氣體等場合。在大型化工公司、大型石油化工流程均有應(yīng)用。
隔膜壓縮機(jī)可壓縮輸送諸如：氮?dú)狻⒑狻⑨t(yī)院呼吸氣體、一氧化二氮、二氧化碳、氖氣、氬氣、六氟化硫氣體、一氧化碳、氫氣、乙烯、重氫、天然氣、液化石油天然氣、制冷劑、滅火劑、烷烴類氣體等。
隔膜壓縮機(jī)適合于小型高密封要求的特殊氣體應(yīng)用領(lǐng)域，其流量范圍可以從0.1到680立方米/小時(shí)，最大出口壓力可達(dá)50MPa。
上世紀(jì)，機(jī)械部為北京第一通用機(jī)械廠從法國Henri Corblin引進(jìn)了一臺隔膜壓縮機(jī)，從第一臺仿制法國的隔膜式高壓壓縮機(jī)開始，我國的隔膜式壓縮機(jī)開始起步。經(jīng)隔膜壓縮機(jī)工作者的努力。我國制造隔膜式壓縮機(jī)的企業(yè)已經(jīng)形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。隔膜式壓縮機(jī)生產(chǎn)能力和產(chǎn)品水平業(yè)已達(dá)到世界先進(jìn)水平，一些國產(chǎn)隔膜壓縮機(jī)完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。
隔膜壓縮機(jī)由于余隙容積小，單級壓縮比高，每級的壓縮比最高可達(dá)到15：1。隔膜壓縮機(jī)無泄漏，耐腐蝕，具有獨(dú)特的泄漏檢測體系。
氦氣壓縮機(jī)基本都用隔膜壓縮機(jī)，由于我國貧氦，液氦從加拿大進(jìn)口，由有關(guān)氣體公司分送到氦氣站儲存后再分發(fā)。
北京重大活動(dòng)放的氣球都是充氦。核磁共振使用超導(dǎo)，一般也需充氦，而隔膜壓縮機(jī)正是用來壓送氦氣的。
國內(nèi)現(xiàn)在有兩列對稱平衡4膜頭隔膜壓縮機(jī)，最大功率可達(dá)90千瓦。兩列對稱平衡8噸活塞力增壓隔膜壓縮機(jī)的最大功率可達(dá)110千瓦。
上世紀(jì)，北歐曾有一個(gè)大的隔膜壓縮機(jī)公司，他們可以生產(chǎn)4列對稱平衡型隔膜壓縮機(jī)?，F(xiàn)有的國內(nèi)隔膜壓縮機(jī)公司中，少有能看到那么大的隔膜壓縮機(jī)。
核工業(yè)由于考慮安全因素，使用了較多的隔膜壓縮機(jī)。
現(xiàn)如今隔膜材料主要是316L不銹鋼和有機(jī)材料。最常用的是316L不銹鋼，其抗拉強(qiáng)度為 σb (MPa)：≥480。
同樣液環(huán)壓縮機(jī)隔膜壓縮機(jī)適合于壓縮小型高密封要求的特殊氣體。特別適合于壓縮氯氣及含氯氣體。在化工行業(yè)的裝置中，有不少液環(huán)壓縮機(jī)在運(yùn)行，而且大有擴(kuò)展之勢。
現(xiàn)在國內(nèi)有幾家水環(huán)泵和液環(huán)壓縮機(jī)公司，產(chǎn)品種類較多。原來淄博有一家真空泵廠，和西門子合資生產(chǎn)水環(huán)泵和壓縮機(jī)。
GardnerDenver在淄博有一家獨(dú)資的NASH 液環(huán)壓縮機(jī)公司。GardnerDenver是在美國壓縮機(jī)人眼里的“壓縮機(jī)超級大國”。他們的液環(huán)壓縮機(jī)開發(fā)能力，技術(shù)和質(zhì)量水平都比較高。
兩級液環(huán)壓縮機(jī)是比較新的液環(huán)壓縮機(jī)，有能力制造者還是鳳毛麟角，但經(jīng)證明其性能優(yōu)越。對要求苛刻的工藝過程，兩級液環(huán)壓縮機(jī)的適用性較佳。包括壓縮臭氧、其它化學(xué)以及石油和天然氣等，其壓縮機(jī)氣量可以從12到1000 SCFM（20至1700m3/h）。
兩級液環(huán)壓縮機(jī)是要求嚴(yán)格的化學(xué)、石化行業(yè)的設(shè)備。其排氣壓力可達(dá)13bar（170psig）。中壓液環(huán)壓縮機(jī)為苛刻的工藝應(yīng)用提供可靠的壓縮設(shè)備，經(jīng)證明，其性能適合于碳?xì)浠衔锏幕厥蘸蛪嚎s，以及氫氣，氯氣和其它氣體的壓縮，且維護(hù)要求低。
當(dāng)水與工藝氣體不相容時(shí)，高效中壓壓縮機(jī)可以使用替代密封液。中壓液環(huán)壓縮機(jī)有不銹鋼型、球墨鑄鐵型和其它材料型。
6、結(jié)語
經(jīng)我國幾代人的艱苦努力，我國境內(nèi)的高密封性要求的特殊氣體壓縮機(jī)已完全能滿足我國有關(guān)行業(yè)和部門的需求，為我國工業(yè)和其他事業(yè)的發(fā)展助力，這是可喜可賀的發(fā)展成就。
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