高壓空氣壓縮機(jī)技術(shù)方案
W-10/350空氣壓縮機(jī)技術(shù)方案
概述
為了滿足海洋石油、地質(zhì)勘探的需要，我公司開(kāi)發(fā)了高壓活塞大排量、船用高壓空氣壓縮機(jī)組。安裝在海洋勘探船上，可以提供額定排氣量10m3/min、排氣壓力350bar的氣源，是勘探系統(tǒng)高壓氣源的設(shè)備。
海洋勘探的工作特點(diǎn)是多個(gè)工種相互配合在某一周期內(nèi)完成一個(gè)項(xiàng)目，其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響整個(gè)工程。壓縮機(jī)組作為勘探中的一個(gè)重要設(shè)備，其性能的可靠性猶為重要。我公司設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)組的高壓活塞壓縮機(jī)是在引進(jìn)奧地利LMF公司生產(chǎn)的VHGD系列高壓壓縮機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，吸收國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，自主開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。整個(gè)機(jī)組耗能少、噪聲低、振動(dòng)小、可靠性高、操作簡(jiǎn)便。
壓縮機(jī)組自動(dòng)化成度高，機(jī)組運(yùn)行由可編程序控制器PLC來(lái)控制，并設(shè)有多種保護(hù)。
壓縮機(jī)組防海洋腐蝕性能高，抗振能力強(qiáng)
1、壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及整體布局
機(jī)組為五級(jí)壓縮，一級(jí)為雙作用，二、四級(jí)為級(jí)差式單作用，三、五級(jí)也為級(jí)差式單作用，各級(jí)氣缸成“W”布置。主機(jī)與電機(jī)之間采用彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)。各級(jí)冷卻器為水冷式，立于壓縮機(jī)的一側(cè)。壓縮機(jī)的油路、氣路、水路、排污管路均布置在主機(jī)的周圍，并安裝在一公共底架上。整個(gè)機(jī)組為撬裝式。壓縮機(jī)組安裝在集裝箱式金屬罩殼內(nèi)，箱頂開(kāi)有通風(fēng)口和集裝箱式起吊裝置；箱內(nèi)設(shè)有照明燈，干粉式滅火式二套，箱體三面開(kāi)有多扇集裝式門，門上設(shè)有鎖；儀表操作柜安放在箱體內(nèi)。底座為防漏設(shè)計(jì)，所有機(jī)組漏下來(lái)的水油可通過(guò)一個(gè)油收集起來(lái)，通過(guò)一個(gè)排放閥排放。外形尺寸為（長(zhǎng)×寬×高）：6000×2600×2600（mm）。設(shè)備布置后部為電機(jī)，前部為壓縮機(jī)，本機(jī)可以降壓使用。
2、主要性能數(shù)據(jù)
項(xiàng)目
參數(shù)
壓縮機(jī)型號(hào)
W-10/350型
結(jié)構(gòu)型式
W型五級(jí)壓縮往復(fù)活塞式
壓縮機(jī)列數(shù)
6列
壓縮介質(zhì)
空氣
公稱容積流量
10m3/min
吸氣壓力
大氣壓
排氣壓力
35MPa（G）
壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速
989r/min
輸氣溫度
≤60℃
噪聲聲壓級(jí)
≤85 dB(A)
潤(rùn)滑方式
旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：壓力潤(rùn)滑; 氣缸、填料：注油潤(rùn)滑
壓縮機(jī)潤(rùn)滑油牌號(hào)
壓縮機(jī)油L-DAB100、L-DAB150
或合成油4502 N100
冷卻方式
閉式水冷
水冷卻方式
開(kāi)式水冷
水冷卻水耗量
30T/h
傳動(dòng)方式
彈性聯(lián)軸器直聯(lián)
配備動(dòng)力
200kW
運(yùn)轉(zhuǎn)方式
連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)
安裝方式
集裝箱式角件安裝或活動(dòng)墊板焊接安裝
使用環(huán)境溫度
-15℃～+40℃
使用環(huán)境濕度
≤100%
整機(jī)重量
～8500kg
外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）
6000×2600×2600 mm
3、基本組成
3.1高壓系統(tǒng)的基本組成
高壓供氣系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、1～5級(jí)冷卻系統(tǒng)、1～5級(jí)油氣分離器、水循環(huán)管路、油循環(huán)管路、排污管路、送氣管路等組成。
3.2高壓壓縮機(jī)簡(jiǎn)介
高壓壓縮機(jī)是引進(jìn)奧地利LMF公司技術(shù)
生產(chǎn)制造的，五級(jí)壓縮往復(fù)活塞式。該機(jī)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)便、可靠性高等特點(diǎn)。各級(jí)排污均具有手動(dòng)和自動(dòng)兩套系統(tǒng)。一至五級(jí)冷卻器保證了正常運(yùn)行和輸氣。螺旋式油水分離器可將壓縮后的氣體中水份分離出來(lái)。
壓縮機(jī)集中的氣路系統(tǒng)：壓縮機(jī)每一級(jí)進(jìn)、排氣管路上裝有壓力傳感器和安全閥。
壓縮機(jī)的控制及操作系統(tǒng)安裝在室內(nèi)，壓縮機(jī)應(yīng)安裝在具有防雨、防曬的棚下。
3.3壓縮機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)
高壓壓縮機(jī)由曲軸箱、曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、
活塞、填料、氣缸座、氣缸體、氣缸蓋、氣閥等組成。
3.3.1曲軸箱材料為灰鑄鐵，下部可
貯存潤(rùn)滑油并裝有粗濾油器部件，
有一側(cè)蓋上裝有測(cè)油桿和加油口。
3.3.2曲軸為45號(hào)鍛鋼制造，雙拐，配有平衡重。
3.3.3連桿為45號(hào)鍛鋼制造，大頭孔內(nèi)鑲有薄壁瓦，小頭鑲有銅套。
3.3.4Ⅰ級(jí)氣缸由灰鑄鐵制成，雙作用形式，上下部對(duì)稱布置著二個(gè)進(jìn)氣閥和二個(gè)排氣閥。
3.3.5Ⅱ級(jí)氣缸和Ⅳ級(jí)氣缸由灰鑄鐵制成，Ⅱ-Ⅳ級(jí)為級(jí)差式，上部為Ⅳ級(jí)上行程為壓縮，下部為Ⅱ級(jí)，下行程為壓縮，中間為平衡腔。
3.3.6Ⅲ級(jí)氣缸為球鐵制成，Ⅴ級(jí)氣缸由45號(hào)鋼制成，Ⅲ-Ⅴ級(jí)為級(jí)差式，上部為Ⅴ級(jí)上行程為壓縮，下部為Ⅲ級(jí)，下行程為壓縮，中間為平衡腔。
十字頭總成是由十字頭滑導(dǎo)和十字頭組成，它是由灰鑄鐵制成的。
十字頭通過(guò)配油器從曲軸箱獲得油。十字頭銷與連桿的小頭構(gòu)成十字頭的活節(jié)，并通過(guò)連桿中油路獲得壓力潤(rùn)滑。活塞桿上的填料盒使十字頭總成和壓縮室隔開(kāi)?；钊麠U上的密封可自行調(diào)節(jié)，它由若干個(gè)密封環(huán)組成，這些密封環(huán)從外面由彈簧箍住，并壓向活塞桿。
氣體壓縮機(jī)還配有填料盒密封油路。
為了使密封效果良好，工作壽命長(zhǎng)，填料盒的油由氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)通過(guò)油室供給。密封環(huán)下面有刮油環(huán)。
雙作用氣缸的活塞用螺母緊固在合金鋼制成的活塞桿上。
為了使所有氣缸中的活塞重量相等，活塞是采用不同材料制成的。（鋁、灰鑄鐵或鋼）
活塞上配有數(shù)量夠多的用灰鑄鐵制成的活塞環(huán)，并且和珩磨過(guò)的氣缸壁磨合。良好的運(yùn)轉(zhuǎn)特性和密封性能是由生產(chǎn)廠的特別磨合方法獲得的。
氣缸是由灰鑄鐵或鋼制成的。為了散發(fā)由壓縮機(jī)而產(chǎn)生的熱，氣缸有大容積冷卻水室。
氣缸由獨(dú)立潤(rùn)滑系統(tǒng)提供潤(rùn)滑油。
大尺寸的閥和寬敞的氣體通道可確保壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
氣閥安裝在氣缸室或氣缸頭里。進(jìn)氣閥和排氣閥隨著氣缸里活塞運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的壓力差開(kāi)合或關(guān)閉。
3.4氣路系統(tǒng)
壓縮機(jī)的氣路是從進(jìn)氣空氣過(guò)濾器開(kāi)始的。與空氣過(guò)濾器相連的是一級(jí)進(jìn)氣管，從一級(jí)排氣出來(lái)的氣體進(jìn)入一級(jí)冷卻器，然后進(jìn)入與一級(jí)冷卻器相連的氣水分離器，將大部分水分離后，進(jìn)入二級(jí)進(jìn)氣管，從二級(jí)排氣出來(lái)的氣體進(jìn)入二級(jí)冷卻器，然后進(jìn)入與二級(jí)冷卻器相連的氣水分離器，將大部分水分離后，進(jìn)入三級(jí)進(jìn)氣管，從三級(jí)排氣出來(lái)的氣體進(jìn)入三級(jí)冷卻器，然后進(jìn)入與三級(jí)冷卻器相連的氣水分離器，將大部分水分離后，進(jìn)入四級(jí)進(jìn)氣管，從四級(jí)排氣出來(lái)的氣體進(jìn)入四級(jí)冷卻器，然后進(jìn)入與四級(jí)冷卻器相連的氣水分離器，將大部分水分離后，進(jìn)入五級(jí)進(jìn)氣管，從五級(jí)排氣出來(lái)的氣體進(jìn)入五級(jí)冷卻器，然后進(jìn)入與五級(jí)冷卻器相連的氣水分離器，將大部分水分離后進(jìn)入單向閥，送氣球閥，200L的高壓儲(chǔ)氣瓶組，此端為整個(gè)壓縮機(jī)組的最終端。
每一級(jí)排氣管路上裝有壓力變送器和溫度變送器，每一級(jí)排氣管路上均裝有安全閥。
3.5冷卻系統(tǒng)
氣缸及冷卻器為水冷式，冷卻系統(tǒng)主要由一至五級(jí)冷卻器。冷卻循環(huán)水送往壓縮機(jī)的下部匯總管。由下匯總管向各級(jí)氣缸和各級(jí)冷卻器輸送，供機(jī)組的冷卻，冷卻后的水匯集到上總管。
一～三級(jí)冷卻器為列管式
水冷冷卻器，四、五級(jí)冷卻器為盤管式冷卻器。
壓縮機(jī)自身冷卻為淡水閉式循環(huán)，此循環(huán)冷卻壓縮機(jī)體、壓縮機(jī)級(jí)間冷卻器。
3.6自動(dòng)排污和手動(dòng)排污
該系統(tǒng)的排污為手動(dòng)和自動(dòng)排污并聯(lián)雙系統(tǒng)組成，開(kāi)機(jī)使用時(shí)一般為自動(dòng)排污，手動(dòng)排污系統(tǒng)為備用系統(tǒng)。排污電磁閥為德國(guó)Paker公司原裝電磁閥。排污的時(shí)間和時(shí)間間隔均可根據(jù)壓縮機(jī)的含污狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.7油分器
油水分離器為螺旋式分離器，主要由筒體、封頭、旋風(fēng)器、接管嘴等組成。其作用是利用離心力的原理將氣體中的油水分離出來(lái)。
3.8潤(rùn)滑系統(tǒng)
3.8.1曲柄機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑
曲柄機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑所需的油來(lái)自曲軸箱。曲軸箱里的潤(rùn)滑油經(jīng)粗濾、齒輪油泵、精濾后進(jìn)入配油器。齒輪油泵是通過(guò)一個(gè)直齒圓柱齒輪系統(tǒng)由電機(jī)帶動(dòng)的。油泵供油給配油器，油壓的調(diào)節(jié)可通過(guò)配油器上油壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，多余的油會(huì)回到曲軸箱。
主油路上的精濾油器是用來(lái)分離潤(rùn)滑油中的微小雜質(zhì)的，它可使換油期限得以延長(zhǎng)。精濾油器的過(guò)濾精度約為10μm。臟油從螺紋接頭與環(huán)狀墊圈之間流入，通過(guò)濾芯后已被完全凈化，并通過(guò)連接管和螺紋接頭流回配油器。新的精濾油器的阻力是0.02～0.05 MPa。由于雜質(zhì)堵塞會(huì)使壓力增大，但不得大于0.12 MPa，若阻力過(guò)大時(shí)，應(yīng)盡快更換濾油器。止回閥可防止油泵停機(jī)后濾油器內(nèi)倒油。
從配油器出來(lái)的油一路通過(guò)一個(gè)軸承環(huán)，輸進(jìn)曲軸的油道，并流入連桿軸承。一路通過(guò)管路進(jìn)入6個(gè)導(dǎo)向缸，潤(rùn)滑十字頭。
在配油器的出口處接入一個(gè)壓力變送器，由它可以在顯示屏上讀出潤(rùn)滑油的壓力?？刂葡到y(tǒng)可隨時(shí)監(jiān)測(cè)著潤(rùn)滑油壓力的變化，當(dāng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的油壓≤0.15MPa時(shí)，控制系統(tǒng)可使機(jī)組自動(dòng)停機(jī)，以此保護(hù)機(jī)組不受損壞。
3.8.2氣缸的潤(rùn)滑
3.8.2.1氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)供油給各級(jí)氣缸和活塞桿填料。
氣缸潤(rùn)滑油泵安裝在曲軸箱外，通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)帶動(dòng)。壓縮機(jī)組停機(jī)時(shí)或開(kāi)啟前，可以通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)潤(rùn)滑油泵的手柄向潤(rùn)滑油道供油。
潤(rùn)滑油泵從油箱中吸取潤(rùn)滑油，并壓入潤(rùn)滑油路，建議定期檢查油位。潤(rùn)滑油路緊靠潤(rùn)滑油泵的出口和潤(rùn)滑點(diǎn)的上游都裝著止回閥，防止由于油泵停止工作而有油溢出。在潤(rùn)滑點(diǎn)上游的特種止回閥上，可擰開(kāi)一個(gè)螺栓使油泵工作期間，潤(rùn)滑油路得以排氣。
對(duì)于斜置氣缸潤(rùn)滑油進(jìn)油口設(shè)置在氣缸的下方；
高壓氣缸的潤(rùn)滑油路有一個(gè)限壓閥，保證其不受過(guò)高壓力的影響。
3.8.2.2預(yù)潤(rùn)滑
壓縮機(jī)啟動(dòng)前，應(yīng)手動(dòng)搖動(dòng)數(shù)下潤(rùn)滑油泵手動(dòng)曲柄。
3.8.3潤(rùn)滑油
潤(rùn)滑曲柄機(jī)構(gòu)以及氣缸組（外加潤(rùn)滑油泵）只可根據(jù)下表或類似表格選用高質(zhì)量的潤(rùn)滑油。
壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油采用重慶一坪高級(jí)潤(rùn)滑油公司生產(chǎn)的、牌號(hào)為4502—N68的雙酯型合成壓縮機(jī)油。
3.9壓縮機(jī)參數(shù)匯總表
壓縮機(jī)現(xiàn)場(chǎng)各級(jí)排氣壓力、油壓、水壓進(jìn)行測(cè)量和顯示。
壓縮機(jī)的各級(jí)壓力和溫度的顯示是由變送器輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
壓縮機(jī)工作參數(shù)匯總表
序號(hào)
被測(cè)項(xiàng)目
監(jiān)測(cè)儀器
單位
額定參數(shù)
備注
1
一級(jí)排氣壓力
壓力變送器
MPa
定值
2
二級(jí)排氣壓力
壓力變送器
MPa
定值
3
三級(jí)排氣壓力
壓力變送器
MPa
定值
4
四級(jí)排氣壓力
壓力變送器
MPa
定值
5
五級(jí)排氣壓力
壓力變送器
MPa
21
6
一級(jí)排氣溫度
溫度變送器
℃
＜190
7
二級(jí)排氣溫度
溫度變送器
℃
＜190
8
三級(jí)排氣溫度
溫度變送器
℃
＜190
9
四級(jí)排氣溫度
溫度變送器
℃
＜190
10
五級(jí)排氣溫度
溫度變送器
℃
＜190
11
一級(jí)排溫高予警停機(jī)
溫度變送器
℃
≥195
12
二級(jí)排溫高予警停機(jī)
溫度變送器
℃
≥195
13
三級(jí)排溫高予警停機(jī)
溫度變送器
℃
≥195
14
四級(jí)排溫高予警停機(jī)
溫度變送器
℃
≥195
15
五級(jí)排溫高予警停機(jī)
溫度變送器
℃
≥195
16
供氣溫度
溫度變送器
℃
≤80
17
1～5級(jí)氣缸供油
視油窗
窗口
觀察
18
壓縮機(jī)油壓
壓力變送器
MPa
0.2～0.5
19
壓縮機(jī)油壓低予警停機(jī)
壓力變送器
MPa
≤0.15
20
壓縮機(jī)油溫
溫度變送器
℃
＜80
21
壓縮機(jī)水壓
壓力變送器
MPa
＞0.1
22
壓縮機(jī)水壓低停機(jī)
壓力變送器
MPa
≤0.1
23
電機(jī)過(guò)載、缺相、短路
予警停機(jī)
3.10電器控制系統(tǒng)及功能：
3.10.1系統(tǒng)組成：電器控制系統(tǒng)是W-10/350型空氣壓縮機(jī)的組成部分，對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定的自動(dòng)控制與監(jiān)測(cè)．主要設(shè)備有：
3.10.1.1主電機(jī)：電機(jī)、200kW 989r/min AC380V/50Hz.
3.10.1.2PLC基本單元：CPU226(西門子).
3.10.1.3觸摸面板：：GP-3500L(10.4英寸、單色、日本數(shù)電)
3.10.1.4啟動(dòng)控制柜
3.10.1.5操作柜
3.10.1.6現(xiàn)場(chǎng)一次儀表
3.10.2控制系統(tǒng)及功能簡(jiǎn)介：
控制系統(tǒng)針對(duì)壓縮機(jī)的控制要求設(shè)計(jì)，主電機(jī)采用軟啟動(dòng)方式，壓力和溫度監(jiān)控點(diǎn)一次元件為變送器，控制系統(tǒng)以西門子PLC為主，配以10.4英寸觸摸屏顯示器監(jiān)控的整套控制系統(tǒng)，主要控制功能如下；
壓縮機(jī)的起動(dòng)、停機(jī)；
運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行中的運(yùn)行參數(shù)顯示——便于運(yùn)行中的監(jiān)控；
故障顯示——直接顯示故障原因；
歷史故障查看；
累計(jì)工作計(jì)時(shí)顯示；
參數(shù)修改；
自動(dòng)排污功能：一～五級(jí)定時(shí)自動(dòng)排污，排污的時(shí)間間隔和排污時(shí)間用戶可以根據(jù)自己的要求調(diào)整。
電機(jī)及電器系統(tǒng)的保護(hù)：具有短路、過(guò)載等保護(hù)。
4、系統(tǒng)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的質(zhì)量保證
4.1設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)
4.1.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
設(shè)計(jì)參照
Q/BYJ135--2000《動(dòng)力用固定式中、高壓往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)》
GB150-1998《鋼制壓力容器》
《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》
GB151-1999《鋼制管殼式換熱器》
JB4730-94《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》
4.1.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)
Q/BYJ 115－2003《中、高壓容積式壓縮機(jī)產(chǎn)品驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》
4.2主要配置件的品質(zhì)
4.2.1壓縮機(jī)主機(jī)技術(shù)為引進(jìn)國(guó)際知名企業(yè)奧地利LFM的許可證生產(chǎn)技術(shù)。機(jī)組設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠性高，是高壓機(jī)理想的機(jī)型。
4.2.2主機(jī)內(nèi)部使用的一、二、三、四、五級(jí)氣閥，以提高易損件的可靠性。
4.2.3各級(jí)填料為進(jìn)、口件。
4.2.4氣路高壓管接頭件、排污電磁閥為國(guó)際流體件知名企業(yè)德國(guó)Parker公司的原裝產(chǎn)品。
4.2.5一次數(shù)據(jù)采集元件全部采用壓力變送器和溫度變送器。它可以讀出瞬時(shí)的參數(shù)變化，及時(shí)對(duì)機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。
5、產(chǎn)品檢驗(yàn)、驗(yàn)收
5.1壓縮機(jī)按制造廠標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)協(xié)議進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收。
5.2機(jī)組在制造廠滿載試車時(shí)，用戶派人到廠驗(yàn)收。
5.3壓力試驗(yàn)
a.氣缸、氣缸座、氣缸蓋的氣腔進(jìn)行1.5倍工作壓力，持續(xù)30分鐘。
b.承壓部件以1.5倍工作壓力水壓試驗(yàn)，持續(xù)30分鐘。
c.壓力容器的試驗(yàn)壓力按GB150-1998標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
6、供貨范圍
壓縮機(jī)主機(jī)
電機(jī)
一級(jí)冷卻器
二級(jí)冷卻器
三級(jí)冷卻器
四級(jí)冷卻器
五級(jí)冷卻器
海談水交換器
一級(jí)安全閥
二級(jí)安全閥
三級(jí)安全閥
四級(jí)安全閥
五級(jí)安全閥
一級(jí)油水分離器
二級(jí)油水分離器
三級(jí)油水分離器
四級(jí)油水分離器
五級(jí)油水分離器
潤(rùn)滑系統(tǒng)
氣路系統(tǒng)
水路系統(tǒng)
排污系統(tǒng)
溫度、壓力變送器及信號(hào)開(kāi)關(guān)
現(xiàn)場(chǎng)指示儀表
現(xiàn)場(chǎng)接線端子箱
操作柜
底架
集裝箱
隨機(jī)備件
專用工具
7、易損件壽命
活塞環(huán)、刮油環(huán)≮6000小時(shí)
填料≮8000小時(shí)
氣閥≮8000小時(shí)
連桿≮30000小時(shí)
十字頭≮30000小時(shí)
活塞≮50000小時(shí)
曲軸≮50000小時(shí)
活塞桿≮50000小時(shí)