Common Faults thiab Analysis ntawmHydrogen Compressors
Abstract:
Hydrogen compressorsua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv cov txheej txheem xws li roj av refining thiab methanol synthesis roj tsheb thauj mus los hauv kev lag luam thee chemical. Yog tias lub tshuab hluav taws xob hydrogen ua haujlwm tsis zoo, nws tuaj yeem ua rau cov nroj tsuag kaw lossis txawm tias cov pa xau, hluav taws kub, thiab tawg, ua rau muaj kev puas tsuaj loj. Daim ntawv no tsom mus rau piston compressors siv rau kev thauj cov roj hydrogen, muab cov ncauj lus kom ntxaws txog cov teeb meem kev ua haujlwm thiab muab cov lus qhia txog kev saib xyuas zoo. Cov kev nkag siab no tsom mus pab cov thawj coj kev nyab xeeb thiab cov neeg ua haujlwm khoom siv hauv kev lag luam tshuaj.
Hauv cov txheej txheem tshuaj lom neeg loj, ntau cov roj av, roj-kua, lossis cov khoom siv roj-cov khoom siv yuav tsum tau muaj kev kub ntxhov, ua rau cov compressors dav siv. Ntawm cov no, piston compressors yog ib qho ntawm ntau hom. Piston compressors muaj kev ua haujlwm siab compression thiab muaj zog yoog raws, thiab lawv tuaj yeem tsim rau qis, nruab nrab, siab, thiab siab siab siab (tshaj 350 MPa). Ntawm qhov kev sib hloov ceev tas mus li, qhov tso tawm ntim ntawm piston compressors tseem nyob ruaj khov txawm tias muaj kev hloov pauv hauv kev tawm siab. Txawm li cas los xij, piston compressors muaj cov txheej txheem nyuaj thiab ntau yam, ua rau lawv muaj kev ua txhaum yog tias tsis ua haujlwm zoo lossis khaws cia.
Hauv kev lag luam tshuaj, kom ntseeg tau tias kev ua haujlwm zoo ntawm cov tshuaj siv tshuaj hydrogen ua cov khoom siv raw, hydrogen feem ntau yog compressed rau siab, yuav tsum tau siv cov piston compressors tsim feem ntau rau hydrogen thauj. Piv txwv li, nyob rau hauv kev lag luam ammonia synthesis, qhov nqus siab ntawm hydrogen-nitrogen sib tov yog 0.03 MPa, thiab tom qab 6-7 theem ntawm compression, qhov kawg paug siab mus txog 31.4 MPa. Nyob rau hauv cov txheej txheem ntawm methanol synthesis roj ntau lawm nyob rau hauv cov thee tshuaj industries, lub siab npaum li cas ntawm cov hydrogen thiab carbon dioxide sib tov yog 2.5 MPa, thiab tom qab ntau theem ntawm compression, qhov kawg paug siab mus txog 5-10 MPa (tsawg-siab txoj kev. ) los yog 35 MPa (txoj kev kub siab).
1.Txoj Cai Ua Haujlwm thiab Kev faib tawm ntawmHydrogen Compressors
1.1 Txoj Cai Ua Haujlwm
Cov qauv ntawm hydrogen compressor yog qhov nyuaj, nrog nws cov duab kos duab qhia hauv daim duab 1. Cov khoom tseem ceeb muaj xws li cam khwb cia hlau lub tog raj kheej, cam khwb cia hlau lub tog raj kheej liner, cam khwb cia hlau lub tog raj kheej taub hau, cam khwb cia hlau crankshaft, txuas pas nrig, crosshead (xws li crosshead swb) , packing, piston (xws li piston rings), roj scraper rings, stainless hlau piston txuas pas nrig, thiab stainless hlau gas valve. Tsis tas li ntawd, muaj qee cov cuab yeej pab xws li roj lim, buffers, thiab lubrication roj pipelines.
Zoo ib yam li lwm cov compressors reciprocating, cov hydrogen compressor muaj peb yam tseem ceeb: kom tsawg, compression, thiab tso pa tawm. Tsav los ntawm lub tshuab hluav taws xob, lub crankshaft txav lub taub hau, piston txuas pas nrig, thiab piston rov qab mus rau hauv lub tog raj kheej. Cov roj yog compressed los ntawm lub piston thiab thaum kawg raug tshem tawm los ntawm cov roj valve.
Daim duab 1: Schematic Diagram ntawm Hydrogen Compressor Structure
1.2 Kev faib tawm
Hydrogen compressorsraug cais raws li qhov ntau ntawm qhov tso tawm ntim thiab tso tawm siab. Cov qeb tshwj xeeb tau qhia hauv Table 1.
Table 1: Kev faib tawm ntawmHydrogen Compressors
Raws li tus txheeb ze txoj hauj lwm ntawm lub hauv paus dav hlau thiab lub tog raj kheej centerline,hydrogen compressorsKuj tseem tuaj yeem muab faib ua kab rov tav compressors (lub dav hlau puag ncig mus rau lub tog raj kheej centerline, feem ntau suav nrog hom tsis sib xws, hom ib leeg, thiab hom sib npaug sib npaug), ntsug compressors (lub dav hlau puag yog perpendicular rau lub tog raj kheej centerline), thiab angular compressors (lub hauv paus dav hlau tsim ib lub kaum ntse ntse nrog lub tog raj kheej centerline kev taw qhia).
Vertical compressors thiab kab rov tav compressors nrog lub tog raj kheej rau ntawm ib sab ntawm lub crankshaft yog tsim rau me me roj ntim tej yam kev mob. Ntawm cov kab rov tav compressors, hom sib npaug sib npaug yog siv dav thiab yog ib qho kev xaiv zoo tshaj plaws rau nruab nrab thiab loj reciprocating compressors. Hom compressor no muaj ntau lub tog raj kheej sib npaug sib npaug ntawm ob sab ntawm lub crankshaft, tsim lub kaum sab xis 180 degree nrog lub tog raj kheej hauv nruab nrab. Kev tawm tsam compressors yog tsim rau cov cua kub siab compression, thaum angular compressors yog tsim rau me me rau nruab nrab compressors. Lub angular compressors tuaj yeem muab faib ua ntau hom raws li lub kaum sab xis, xws li W-hom (60 degree kaum), L-hom (90 degree kaum), thiab kiv cua-hom (40 degree kaum), thiab lwm yam.
2.Hydrogen Compressor qauv thiab tsab ntawv txhais lus
Txhawm rau txhawm rau txhawm rau txheeb xyuas qhov nrawm ntawm cov qauv compressor, qhov ntim ntim, kev ua haujlwm siab, thiab lwm yam ntaub ntawv,hydrogen compressors, zoo li lwm yam khoom siv tshuaj lom neeg muaj zog, tau xaiv tus lej qauv, nrog rau txhua tsab ntawv sawv cev txawv lub ntsiab lus. Daim duab schematic ntawm hydrogen compressor qauv yog qhia hauv daim duab 2.
Daim duab 2: Schematic Diagram ntawm Hydrogen Compressor Model
Hauv daim duab 2, "qhov txawv" ntawm qhov kawg ntawm tus qauv naj npawb yog feem ntau yog siv los sib txawv ntawm hom compressors, feem ntau sawv cev los ntawm kev sib xyaw ntawm cov ntawv thiab cov lej. "Pressure" yog hais txog lub ntsuas qhov siab ntawm lub nominal tso siab tom qab cov pa compressor compressor, ntsuas ntawm tus qauv atmospheric siab. "Nominal volumetric flow rate" yog hais txog tus nqi ntws ntawm cov pa tawm los ntawm compressor, xam raws li cov xwm txheej ntawm tus qauv nqus txoj haujlwm (siab, kub, roj muaj pes tsawg leeg). Cov "cov qauv" thiab "cov yam ntxwv" ntawm hydrogen compressor sawv cev rau cov qauv thiab cov yam ntxwv tshwj xeeb ntawm cov compressor, nrog rau cov ntsiab lus ntawm txhua tsab ntawv tau piav qhia hauv Cov Lus 2 thiab 3.
Table 2: Cov ntawv thiab lub ntsiab lus ntawm Hydrogen Compressor Structure
Table 3: Cov ntawv thiab lub ntsiab lus ntawm Hydrogen Compressor nta
3.Common Failures ntawmHydrogen Compressors
Hydrogen compressorsmuaj kev tsim khoom siab precision thiab kev saib xyuas. Thaum lub hydrogen compressor ua haujlwm nyob rau hauv lub cev muaj zog tsav, lub crankshaft rotates sai thiab txav mus los. Ib qho kawg ntawm lub crankshaft thiab txuas pas nrig yog txuas nrog lub crosshead tivthaiv, uas kuj reciprocates nyob rau hauv daim ntawv qhia nyob rau hauv qhov kev txiav txim ntawm lub crankshaft thiab txuas pas nrig, thaum kawg tsav lub piston rau reciprocate thiab compress cov hydrogen (los yog hydrogen-muaj roj sib xyaw). Txawm li cas los xij, thaum lub sij hawm ntev reciprocation ntawm lub crankshaft, txuas pas nrig, thiab crosshead Cheebtsam, cov khoom no nquag hnav. Kev hnav hnyav tuaj yeem cuam tshuam rau kev ua haujlwm zoo, yuav tsum tau tshawb xyuas raws sijhawm thiab kaw rau kev saib xyuas kom muaj kev nyab xeeb thiab ruaj khov ntawm hydrogen compressor.
3.1 Lubricating Roj System tsis ua hauj lwm thiab ua rau kev soj ntsuam
Qhov teeb meem feem ntau nrog hydrogen compressor lub lubricating roj system yog cov roj tsawg. Thaum lub sijhawm ua haujlwm ib txwm muaj, cov roj lubricating yog pressurized los ntawm cov roj twj tso kua mis thiab xa mus rau lub lim thib ib, tom qab ntawd dhau los ntawm cov roj lubricating sab nraud thiab lub lim thib ob, thiab muab faib ua peb txoj hauv kev. Thawj txoj kev mus rau lub compressor roj ntsuas ntsuas (nrog rau cov chaw taws teeb thiab cov ntsuas hauv zos); txoj kev thib ob mus txog qhov me me ntawm qhov loj-kawg bearing los muab lubrication; thiab txoj kev thib peb mus rau lub twj tso kua mis them nyiaj los tiv thaiv roj siab limiter to.
Nyob rau hauv ib txwm saib xyuas ntawm lub lubricating roj system, thawj kauj ruam yog mus saib xyuas txhua cov roj kab system, tshwj xeeb tshaj yog zoo li qub sealing ntsiab lus nyob rau hauv cov kav dej. Yog tias pom muaj cov dej xau los yog cov roj stains, cov roj xau yuav tsum tau nruj. Thaum lub sij hawm ib txwm ua hauj lwm ntawm hydrogen compressor, lub lubricating roj system yog ib txwm nyob rau hauv lub tsis zoo siab lub xeev, ua rau nws nyuaj rau nrhiav tau txo cov roj siab. Txhawm rau txiav txim siab qhov no, cov ncauj lus kom ntxaws txog cov ntsiab lus sib khi zoo li qub ntawm cov roj kab yog xav tau, thiab cov kav dej uas muaj peev xwm yuav tsum tau hloov pauv kom tshem tawm cov kev pheej hmoo. Tsis tas li ntawd, qhov zoo ntawm cov roj lubricating yuav tsum tau soj ntsuam nruj me ntsis, raws li cov ntsiab lus ntawm cov dej thiab cov hlau ion tuaj yeem ua kom cov roj degradation. Yog hais tias cov roj cov ntsiab lus uas tsis yog-condensable tshaj li tus qauv, cov roj siab hloov pauv yuav tshwm sim. Los ntawm kev tshuaj xyuas cov roj lubricating cov kab thiab qhov sib txawv ntawm qhov thib ob-theem lim kab noj hniav thiab cov roj txias, ib qho tuaj yeem ntsuas cov roj condensation hauv cov roj kab-qhov loj dua qhov sib txawv qhia tias muaj ntau qhov sib txawv. Ob qho laj thawj rau condensation yog: (1) cov roj lubricating muaj qee yam solubility rau cov huab cua sab nraud, ua rau nws nyuaj kom tsis txhob muaj qhov me me ntawm huab cua tawg; (2) lub thib ob-theem roj siab limiter ntaus ntawv rov qab cov roj tov nrog ib tug me me npaum li cas ntawm huab cua, ua npuas ncauj, uas accumulates thiab ua rau kom qhov sib txawv. Txhawm rau daws qhov teeb meem no, lub qhov hluav taws xob xa rov qab cov roj yeeb nkab yuav tsum tau muab tso rau ze li sai tau mus rau qhov kawg ntawm lub tshuab lubricating roj lim kom tsis txhob ua npuas dej hauv cov kav dej.
3.2 Gas Valve, Valve Phaj Failures thiab Kho Kev Ntsuam Xyuas
Feem ntau,hydrogen compressorsyuav tsum hloov mus rau qhov chaw tos txais thiab tau txais kev saib xyuas lossis tshuaj xyuas txhua 3 txog 6 lub hlis. Kev saib xyuas tshwj xeeb yuav tsum tau muab rau cov roj li qub, vim tias cov paib valve feem ntau ua rau cov pa roj carbon ntau, cov roj sludge tsub zuj zuj, lossis plua plav, thiab cov roj valve tuaj yeem tawg. Gas valve siab cap muaj ob peb sab saum toj screws; Thaum lub sijhawm tu, cov ntsia hlau no yuav tsum tau xoob thiab muab tso rau hauv lub thawv huv lossis daim ntaub tsis muaj plua plav. Tom qab ntawd, cov bolts thiab txiv ntseej nyob rau sab saum toj ntawm cov roj valve siab lub hau yuav tsum tau xoob, tawm hauv ob kab pheeb ces kaum thiab cov txiv ntoo kom txog thaum tsis muaj roj tawm ntawm lub tog raj kheej, thiab tom qab ntawd tshem tawm tag nrho. Thaum kawg, tshem tawm lub siab lub hau thiab lub valve phaj nias lub hau, maj mam rub tawm lub valve phaj, thiab ntxuav cov roj stains lossis sludge rau kev tshuaj xyuas cov khoom. Tag nrho cov roj li qub yuav tsum tau ntsuas siab-kuaj nrog nitrogen ua ntej kev teeb tsa kom ntseeg tau tias tsis muaj qhov xau. Cov ntsiab lus ntawm valve phaj tsis ua hauj lwm tsom xam thiab tuav txoj kev yog qhia nyob rau hauv Table 4.
Table 4: Valve Plate Failure Analysis thiab tuav txoj kev
3.3 Lub tog raj kheej thaiv
Lub smoothness thiab lubrication ntawm lub tog raj kheej phab ntsa yog qhov tseem ceeb. Raws li lub piston reciprocates sai sai nyob rau hauv lub tog raj kheej, yog hais tias cov hydrogen muaj hmoov av los yog ib feem, lub tog raj kheej phab ntsa yuav ua khawb los yog grooved, uas yuav ua rau lub tog raj kheej tsis ua hauj lwm. Yog hais tias khawb los yog grooves yog me me, lawv tuaj yeem smoothed siv ib nrab-round sharpening pob zeb. Rau kev khawb los yog zawj hnyav dua, qhov ntev ntawm qhov zawj tshaj 1/4 ntawm lub tog raj kheej ncig thiab qhov zawj dav yog ntau dua 3 hli thiab qhov tob tshaj 0.4 hli, yuav tsum tau tho txawv lub tog raj kheej. Kev tho txawv yog ib qho kev kho mob hnyav hnyav, ua rau lub tog raj kheej txoj kab uas hla me ntsis, tab sis tsis pub tshaj 2% ntawm tus qauv tsim txoj kab uas hla, nrog rau phab ntsa thickness txo tsis pub tshaj 1/12 ntawm thawj thickness. Tom qab tho txawv, xaiv cov piston thiab piston rings uas haum rau lub tog raj kheej txoj kab uas hla tshiab kom paub meej tias kev tshem tawm kom raug.
3.4 Crosshead thiab Txuas Qws
Lub crosshead feem ntau yog forged los ntawm high-quality carbon los yog hlau alloy, muab siab zog thiab rigidity. Nws txuas qhov qis kawg ntawm tus pas nrig piston mus rau qhov kawg me me ntawm qhov txuas txuas, xa cov quab yuam los ntawm lub piston mus rau qhov txuas txuas thiab crankshaft. Cov pas txuas txuas hloov lub piston txoj kev sib hloov mus rau hauv lub crankshaft txoj kev sib hloov. Lub crosshead, crosshead tus pin, swb phaj, thiab kev taw qhia kev tsheb nqaj hlau yog sib sau ua ke hu ua crosshead sib dhos thiab yog nquag tawg vim kev kub siab.
Hloov Crosshead:
Yog tias lub rooj zaum nruab nrab tau raug tshem tawm ntawm lub cev, lub crosshead tuaj yeem hloov tau los ntawm kev tshem tawm ntawm qhov sib txuas flange. Yog tias lub rooj zaum nruab nrab yog ib qho tseem ceeb nrog lub cev, kev hloov pauv tuaj yeem ua tau los ntawm kev ntsuas qhov hauv lub cev.
Thaum hloov lub qhov rais, txav tus ntoo khaub lig mus rau qhov chaw ntawm lub qhov rais (piv txwv li, qhov chaw nruab nrab ntawm txoj kab hla hla txoj kev), tig nws 90 degree raws tus axis kom haum rau sab sauv thiab qis txoj kev nrog ob sab ntawm lub qhov rais, thiab tom qab ntawd parallelly txav nws tawm ntawm lub qhov rais rau kev kho thiab hloov.
Thaum kho, tsis txhob ua kom puas lub swb txoj kev ua hauj lwm nto, ua raws li cov lus qhia chaw nres nkoj, thiab xyuas kom meej qhov clearance ua tau raws li cov kev cai.
Hloov Qhov Loj Kawg Bearing ntawm Kev Txuas Qws:
(1) Siv cov cuab yeej tig los tso cov ntawv xov xwm crankshaft rau saum toj thiab ruaj ntseg kom tsis txhob zawv zawg thiab kev sib tsoo.
(2) Ua ntej, tshem tawm cov hlua txuas ntawm qhov qis, siv lub nplhaib nqa lub nplhaib kom tshem tawm lub hau txuas txuas, tom qab ntawd tshem tawm cov hlua txuas sab saud, thiab nqa lub hau thiab cov kabmob ua ke nrog lub lifting nplhaib screws.
(3) Maj mam tig lub crankshaft nrog cov cuab yeej tig kom cais cov pas nrig txuas los ntawm cov ntawv xov xwm crankshaft thiab tshem tawm cov pas txuas txuas rau kev hloov.
(4) Hloov cov hlua txuas loj-kawg bearings hauv khub.
(5) Ua qhov kev sim tsis muaj kev puas tsuaj ntawm kev sib txuas cov pas nrig.
(6) Tam sim no, txuas tus pas nrig loj-kawg bearings yog feem ntau tus qauv nyias-walled bearings, yuav tsum tsis muaj khawb. Kev tshem tawm ntawm cov kabmob loj-kawg yuav tsum nruj me ntsis raws li cov qauv tsim.
Hloov Cov Kabmob Me Me ntawm Cov Qws Txuas Txuas:
(1) Ua ntej, tshem tawm tus pin pin clamping txiv ntoo thiab tshem tawm tus pin positioning. Siv tus pas nrig puag ncig los thawb tus pin crosshead tawm ntawm ib kawg kom cais tus crosshead los ntawm tus pas txuas txuas. Tom qab ntawd, tshem cov pas nrig txuas ntawm lub cav npog thiab ua haujlwm nrog qhov hloov pauv me me, tiv thaiv txoj kev swb.
(2) Thaum hloov, nias lub qub bearing tawm ntawm qhov txuas txuas me me kawg thiab nias rau hauv cov kabmob tshiab.
3.5 Lub Crankshaft
Lub taper thiab ovality ntawm cov ntawv xov xwm tseem ceeb thiab crankshaft phau ntawv xov xwm yuav tsum yog<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.
Hloov lub Main Bearing:
(1) Tshem tawm sab npog ntawm lub tshuab lub cev thiab lub npog kawg, thiab cais cov crankshaft thiab lub cev muaj zog sib txuas. Tom qab ntawd, loosen lub lubricating roj yeeb nkab thiab lub ntsiab bearing npog kom tshem tawm lub ntsiab bearing qis plhaub.
(2) Muab lub jack nyob rau hauv lub crankshaft ntawm qhov chaw tsim nyog (kom nws sib npaug), tsa lub crankshaft kwv yees li 0.1–0.2 hli, thiab siv lub pas nrig puag ncig lossis lwm yam cuab yeej tsim nyog tshem tawm lub ntsiab bearing qis plhaub los ntawm lub rooj zaum bearing. Ib yam li ntawd, ntxig lub plhaub tshiab rau hauv lub rooj zaum bearing.
(3) Txhim kho cov kabmob tshiab lub plhaub sab sauv thiab npog rau hauv lub rooj zaum bearing thiab ruaj ntseg cov kabmob bolts raws li xav tau.
(4) Lub ntsiab bearings ua nyob rau hauv khub yuav tsum tau hloov nyob rau hauv khub.
(5) Kho qhov kev tshem tawm ntawm cov kabmob loj kawg thiab cov ntawv xov xwm crankshaft siv shims rau tuab-walled bearings. Rau nyias-walled bearings, khawb yog tias qhov clearance tsawg dhau; hloov yog tias nws loj heev.
(6) Ntsuas cov radial clearance siv cov hlau lead siab thiab cov axial clearance siv cov ntsuas ntsuas los yog rho tawm cov diameters ntawm lub qhov thiab ncej.
(7) Lub radial clearance yuav tsum yog 0.8‰–1.2‰ ntawm cov ntawv xov xwm txoj kab uas hla.
(8) Rau cov qauv tsim tshwj xeeb, kev tshem tawm cov kabmob tseem ceeb yuav tsum nruj me ntsis ua raws li compressor tus nqi tsim.
4. Cov lus xaus
Hauv kev tsim tshuaj lom neeg siv hydrogen ua cov khoom siv raw, hydrogen compressor yog ib qho tseem ceeb ntawm cov cuab yeej siv tshuaj lom neeg. Yog li ntawd, yuav tsum tau tsim kom muaj lub sijhawm saib xyuas kom zoo, suav nrog kev kuaj xyuas tsis tu ncua ntawm cov chav nyob tos thiab kev saib xyuas ua haujlwm raws li cov chaw tsim khoom xav tau tom qab hloov mus rau lub compressor thaub qab. Tsis tas li ntawd, cov roj lubricating yuav tsum tau kuaj xyuas tsis tu ncua, thiab cov lim dej hauv thawj thiab theem nrab tau ntxuav. Thaum kuaj xyuas, siv lub stethoscope los kuaj xyuas lub suab txawv txav hauv ntau ntu ntawm compressor los txiav txim siab seb cov cam khwb cia hlau lub tog raj kheej thaiv, crankshaft, txuas rods, thiab lwm yam, ua haujlwm li qub. Daim ntawv no tshuaj xyuas thiab sau cov ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm, kev faib tawm, thiab kev ua tsis tiav ntawmhydrogen compressors, muab kev taw qhia kev ua haujlwm rau kev lag luam tshuaj, txhim kho kev ua haujlwm, kev tswj hwm, thiab kev saib xyuas qib ntawmhydrogen compressors, ua kom ruaj khov ua haujlwm, txo qis kev poob qis, thiab ua kom muaj txiaj ntsig zoo rau kev lag luam.
Tsis lees paub:
1. Qee cov duab nraaj thiab cov ntaub ntawv yog muab los ntawm Is Taws Nem thiab WeChat cov nyiaj raug cai, nrog rau lub hom phiaj ntawm kev sib qhia cov ntaub ntawv ntxiv.
2. Cov ntaub ntawv muab yog rau kev kawm thiab siv lub hom phiaj nkaus xwb thiab tsis hais txog kev pom zoo ntawm cov kev xav tau nthuav tawm. Tsis muaj kev lees paub txog qhov raug, kev ntseeg tau, lossis ua tiav ntawm cov ntaub ntawv.
3. Yog tias muaj kev txhawj xeeb txog cov ntsiab lus, kev cai lij choj, lossis lwm yam teeb meem, thov hu rau peb hauv 30 hnub rau kev tshem tawm.