KK＆K離心壓縮機(jī)組油冷卻系統(tǒng)改造

付 明,高建濤

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司,云南曲靖 654211)

KK＆K離心壓縮機(jī)組油冷卻系統(tǒng)改造

付 明,高建濤

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司,云南曲靖 654211)

云南馳宏鋅鍺股份有限公司針對(duì)KK&K離心壓縮機(jī)組油冷卻系統(tǒng)存在的運(yùn)行異常情況進(jìn)行了原因分析,發(fā)現(xiàn)是冷卻器面積不足導(dǎo)致。通過理論計(jì)算,在現(xiàn)用離心壓縮機(jī)組上并聯(lián)安裝了一臺(tái)國(guó)產(chǎn)油冷卻器補(bǔ)足了相差的換熱面積,解決了存在的問題,降低了改造費(fèi)用,取得了良好的改造效果。

離心壓縮機(jī)組；油冷卻系統(tǒng)；故障分析；選型；系統(tǒng)改造

鉛鋅冶煉生產(chǎn)中離心壓縮機(jī)組的工作況態(tài)直接影響到生產(chǎn)的正常進(jìn)行,但運(yùn)行參數(shù)決定了離心壓縮機(jī)組工作的安全性和使用壽命。云南馳宏鋅鍺股份有限公司1臺(tái)SF019,00-67離心壓縮機(jī)由德國(guó)KK&K公司制造。該機(jī)組于2005年5月投入運(yùn)行,一直存在油冷卻系統(tǒng)運(yùn)行不正常的情況,如系統(tǒng)油溫允許值要求＜50℃,＞65℃時(shí)主電動(dòng)機(jī)便會(huì)聯(lián)鎖自動(dòng)停機(jī)，而實(shí)際情況是系統(tǒng)油溫持續(xù)在60℃以上,長(zhǎng)期處于報(bào)警運(yùn)行；油泵出口壓力允許值為＜300 kPa,實(shí)際卻達(dá)到了500 kPa;系統(tǒng)油壓允許值在120～200 kPa,＜80 kPa時(shí)主電動(dòng)機(jī)會(huì)聯(lián)鎖自動(dòng)停機(jī),實(shí)際達(dá)到了260 kPa;系統(tǒng)油壓差允許值為120 kPa,實(shí)際卻達(dá)到了280 kPa。基于上述存在的問題,為確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行,必須對(duì)油冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造。

1 油冷卻系統(tǒng)工作流程

油冷卻系統(tǒng)工作流程[1-2]如下：主油泵從儲(chǔ)油槽向外抽油,然后通過冷卻器和過濾器把油輸送到各潤(rùn)滑點(diǎn),油經(jīng)過回油管道返回到儲(chǔ)油槽內(nèi),見圖1。

圖1 油冷卻系統(tǒng)工作流程示意

2 存在問題及原因分析

2.1 存在問題

存在問題主要有：1)系統(tǒng)油溫過高造成冷卻系統(tǒng)長(zhǎng)期處于報(bào)警運(yùn)行,甚至可能出現(xiàn)連鎖自動(dòng)停機(jī),對(duì)生產(chǎn)存在著較大的安全隱患。2)系統(tǒng)油壓過高造成管道、閥門、儀表連接處滲漏,甚至出現(xiàn)爆管事故,對(duì)生產(chǎn)同樣存在著較大的安全隱患。3)機(jī)組所有軸承、軸瓦、密封圈長(zhǎng)期處于高溫運(yùn)行,縮短了其使用壽命,增大了檢修維護(hù)費(fèi)用,尤其對(duì)于進(jìn)口設(shè)備來說,檢修維護(hù)費(fèi)用不菲。

2.2 原因分析

針對(duì)上述存在的問題,技術(shù)人員經(jīng)過反復(fù)調(diào)試仍達(dá)不到理想的工作狀態(tài),從油冷卻系統(tǒng)工作流程圖可以看出,主油泵出口到過濾器出口壓降很大,說明阻力就集中在冷卻器和過濾器，在調(diào)試過程中把過濾器的芯子拆除壓力也沒有變化，冷卻效果也不好，說明阻力就在冷卻器，只有增大冷卻器面積,才能降低壓降,同時(shí)確保冷卻效果。

3 解決方案及措施

如果采用更換國(guó)外進(jìn)口的大面積油冷卻器,不僅價(jià)格昂貴,而且供貨周期長(zhǎng),因此,公司經(jīng)過理論計(jì)算、論證研究決定,采用一種更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決方案及措施,即選用1臺(tái)國(guó)產(chǎn)油冷卻器與原來的油冷卻器并聯(lián)使用,即可增大冷卻器面積又節(jié)約了資金的投入。

3.1 國(guó)產(chǎn)油冷卻器選型

1)原來油冷卻器面積核算公式[3-4]如式(1)：

式中：A為換熱面積。Q為熱負(fù)荷,Q=CMΔt,其中C為熱流體比熱,C=2 000 j/(kg·℃);M為熱流體質(zhì)量流量，M=200×0.871÷60=2.9 kg/s，泵流量200 L/min,油比重 871 kg/m3=0.871 kg/cm3；Δt=進(jìn)口油溫度 T1(80℃)-出口油溫度T2(60℃)=20℃。計(jì)算得Q=CMΔt= 2 000×2.9×20=116 000 J/s。K為總傳熱系數(shù)，K=1/[1/a0+ 1/a1×A0/A1+r0+r1×A0/A1+δ/λw×A0/Am]，其中a0為管外流體傳熱膜系數(shù)，a0=52 W/(m2·℃)；a1為管內(nèi)流體傳熱膜系數(shù),a1=67.6 W/(m2·℃);A0/A1為換熱器外表面積與內(nèi)表面面積之比，A0/A1=12/10=1.2；A0/Am為換熱器外表面積平均值與內(nèi)表面積平均值之比，A0/ Am=1.187；r0=r1，r1為流體污垢熱阻，r1=0.000 5(m2·℃)/W；δ為換熱管壁厚，δ=0.001 m；λw為壁管材料的導(dǎo)熱系數(shù)，λw=48 W/(m2·℃)。故代入計(jì)算得K=27.04 W/(m2·℃)。Δtm為兩流體之間的平均溫差，Δtm=油進(jìn)口溫度(80℃)-水進(jìn)口溫度(28℃)=52℃。故A核= Q/KΔtm=116 000/27.03×52=82.53 m2。

2)實(shí)際需要油冷卻器面積計(jì)算公式見式(2):

式中：A為換熱面積。Q為熱負(fù)荷，Q=CMΔt,其中C、M取值同式(1)；Δt=進(jìn)口油溫度T1(80℃)-出口油溫度T2(42℃)=36℃。故Q=2 000×2.9×36=208 800 J/s。K為總傳熱系數(shù),計(jì)算公式和各項(xiàng)取值與式(1)相同,但a0、a1分別為不銹鋼的管外流體傳熱膜系數(shù)和管內(nèi)流體傳熱膜系數(shù)，a0=42 W/(m2·℃),a1=58 W/(m2·℃)。故代入得K=22.47 W/(m2·℃)。Δtm為兩流體之間的平均溫差,同式(1)。故A實(shí)=Q/KΔtm=208 800/22.47× 52=178.70 m2。

3)新增油冷卻器選型。通過理論計(jì)算找準(zhǔn)了問題的根源，原廠家配置的油冷卻器換熱面積為82.53 m2，而實(shí)際所需換熱面積為178.70 m2，僅占所需換熱面積的46%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際換熱效果，還需增加換熱面積最少96.17m2。選型時(shí)考慮到各種因素增加了21%余量，根據(jù)國(guó)產(chǎn)廠家規(guī)格選用1臺(tái)117 m2的油冷卻器，安裝后的運(yùn)行實(shí)踐,進(jìn)一步證明原廠家配置的冷卻器換熱面積不足。

3.2 改造后實(shí)際運(yùn)行參數(shù)

改造后實(shí)際運(yùn)行參數(shù)見表1。

表1 改造后實(shí)際運(yùn)行參數(shù)

4 結(jié)語

綜上,云南馳宏鋅鍺股份有限公司此次針對(duì)油冷卻系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化改造是成功的。從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)沒有將原來的油冷卻器拆除更換大的油冷卻器，而是通過理論計(jì)算補(bǔ)足了相差的換熱面積,既解決了存在的問題,同時(shí)又降低了改造費(fèi)用。改造后使用效果良好,排除了原先設(shè)備運(yùn)行的安全隱患,延長(zhǎng)了使用壽命,值得推廣。

[1] 錢頌文.換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[2] 余建祖.換熱器原理及設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[3] 童景山.流體熱物性學(xué)[M].北京:中國(guó)石化出版社,2008.

[4] 郁永章.壓縮機(jī)工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)石化出版社,2012.

System Reformation of Oil Cooling System for KK&K Centrifugal Compressor Set

FU Ming,GAO Jiantao
(Yunnan Chihong Zn&Ge Co.,Ltd.,Qujing,Yunnan 654211,China)

Yunnan Chihong Zn&Ge Co.,Ltd.makes a cause analysis on operation abnormal condition of oil cooling system of KK&K centrifugal compressor set,lacking of cooler area is the cause.The existing centrifugal compressor set is provided with one domestic oil cooler in parallel to make up heat exchange area by theoretic calculation,by which it can resolve the existing problems, reduce reformation cost and obtain good reformation effect.

centrifugal compressor set;oil cooling system;fault analysis;type selection;System reformation

TH452

B

1004-4345(2015)01-0035-02

2014-10-16

付 明(1968—),男,工程師,主要從事企業(yè)設(shè)備管理工作。