國產“四合一”機組氧化氮壓縮機特點分析

楊 花 賀艷玲 郭小紅

（西安陜鼓動力股份有限公司，陜西 西安 710075）

國產“四合一”機組氧化氮壓縮機特點分析

楊 花 賀艷玲 郭小紅

（西安陜鼓動力股份有限公司，陜西 西安 710075）

為國產“四合一”機組的氧化氮壓縮機技術特點有個明確的認識，及目前國產氧化氮壓縮機在行業內的發展趨勢進行評估，簡要介紹了國產“四合一”機組中氧化氮壓縮機的特點，有針對性地介紹了結構設計應該關注的關鍵問題，提出解決問題的思路和方法。

氧化氮壓縮機；預緊力；壓縮量；軸端密封

1 機殼中分面螺栓的技術要求

氧化氮壓縮機在正常運行時,螺栓受到的熱是由法蘭傳來的,所以螺栓的溫度總是低于法蘭的溫度,兩者間有溫差。這樣,法蘭的熱膨脹將大于螺栓的膨脹,使螺栓被拉長,螺栓及法蘭中產生溫度應力。氧化氮介質作用在法蘭結合面平面上的作用力大小決定了螺栓的預緊力。螺栓預緊力的計算如下：

設外螺紋的應力計算直徑ds （mm）,稱直徑d（mm）,螺距t（mm）,則：ds=d-0.938 t

預緊力Fy（N）,預緊應力σy（N/ mm2）則：

預緊應力σy,根據螺栓的性能等級（保證應力σp,見表2）﹑螺母（或內螺紋）強度確定。當螺母（或內螺紋）的強度與螺栓相匹配時：

0.5 ～0.7也稱許用系數，其選擇與工作壓力﹑工作溫度﹑應用領域的重要度相關。NOx壓縮機建議取0.5倍的許用系數。8.8級螺栓一般取σy≈300 N/mm2,在干摩擦狀態下預緊時，摩擦力臂0.2d,則預緊力矩Ty（Nm）為：

確定螺栓的預緊力后，在操作上注意螺栓的預緊方式：先用人力擰緊,力矩一般為500～1000 Nm ,使螺母與法蘭間,以及兩法蘭結合面間嚴密接觸,然后用專用的法蘭螺栓力矩扳手工具進行第二輪的擰緊,使螺栓擰緊到位。擰緊螺栓時總的順序是：先中間后兩端，左右對角操作，分兩輪擰緊。

2 氧化氮壓縮機密封改進

2.1 增加靜密封措施。即在定子件中分面設置密封條。有兩點注意事項：其一，按照API要求，機殼中分面置放密封條要征得用戶的同意。其二，如果設置密封條，要遵循兩個原則：選擇合適的膠條；密封槽的設置要合理。具體按照下列原則確定：

在機殼中分面的法蘭面﹑隔板中分面上加工出放置密封條的槽，中分面密封，用截面為圓形的膠條，膠條直徑選擇為Ф5.1±0.20計算如下：

壓縮量m a x=（5.3-3.8）/5.3×100%=28.3%；

壓縮量m i n=（4.9-4）/4.9×100%=18.37%；

充填系數max=π（5.3/2）2/（3.8×5.9）×100%=98.35%

根據以上計算選擇膠條直徑為Φ5.1±0.20壓縮量可滿足密封要求，但充填系數過高，容易導致膠條在溝槽中擠死而損傷，一般建議選擇充填系數max=π（5.3/2）2/（3.8×6.9）×100%=84.10%的密封膠條，且材質既要耐溫到250℃,又要耐NOx酸性介質。

2.2 密封槽的開口方式要合理，位置位于螺栓孔的近處，軸端位置和機殼與隔板之間也要有合理的搭接方式。

2.3 選擇合適的中分面密封膠，既要耐高溫﹑高壓，還要耐硝酸腐蝕。密封膠的敷涂方式要十分講究，一般敷涂在連接螺栓內側，不必整個平面涂膠。另外，在軸承箱結合面處涂膠可防滲油，但要嚴格控制﹑適量，防止密封膠擠入軸承箱潤滑油系統，造成污染。

2.4 充抽氣式軸端密封,增強了密封效果。

氧化氮壓縮機的軸端密封主要由三個腔組成，分別為充高壓空氣腔，充低壓空氣腔及混合氣排放腔。

三個腔與機殼上相應孔及取壓孔相連，取壓孔用螺塞堵上，若要精確控制泄漏量，可接壓力表。

3 蒸汽清洗及注意事項

在工藝生產的開始階段，氨﹑亞硝酸鹽的混合物沉積在氧化氮氣體流經的通道和葉輪上堵塞流道，降低機組性能，給轉子上帶來不平衡量，引起機組振動。需要噴入氣流中的蒸汽來清除掉這些沉積物，如圖1所示。

為此，在壓縮機的吸氣接管上配有專用的蒸汽清洗噴嘴，將蒸汽細細噴入氣流中。噴嘴噴蒸汽孔朝下，確保噴入蒸汽方向逆著NOx氣流方向。在蒸汽清洗系統工作時排水總管上的主排水閥需保持開啟，及時進行疏水處理。

結語

本文論述了氧化氮壓縮機的主要特點，與實際應用采用對比的方法，闡述了一些改進措施。論證了國產“四合一”機組的氧化氮壓縮機的先進技術水平為行業國產機組提供了借鑒。隨著國產化“四合一”機組的成熟﹑完善和不斷的發展，陜鼓氧化氮壓縮機也在不斷進步，逐漸受到用戶的認可和好評。

圖1 蒸汽清洗系統

[1]黃振華,方先請,白慰君．壓縮機與風機密封[M]北京：機械工業出版社，1988．

[2]劉士學,方先清．透平壓縮機強度與振動[M]．北京：機械工業出版社,1997．

[3]劉瑞堂．機械零件失效分析[M]．哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社,1998．

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