高壓空氣壓縮機技術方案
W-10/350空氣壓縮機技術方案
概述
為了满足(zu)海洋石(shi)油、地質勘探的(de)需要，我公司開发了高壓活塞大排量、船用高(gao)壓空氣壓縮機組。安裝在海洋勘(kan)探船上，可以提供额定排(pai)氣量(liang)10m3/min、排氣壓力(li)350bar的氣(qi)源(yuan)，是勘探系統高壓(ya)氣源的設備。
海洋勘探的工作特點是多個工種相互配(pei)合在某一周期内完成(cheng)一個項目，其中某一環節出現問題都會影(ying)響整個(ge)工程。壓縮機組作為勘探中的一個重要設備，其性能的可靠(kao)性猶(you)為重要。我公司設(she)計的壓縮機組的高壓活塞壓縮機是在引進(jin)奥地利LMF公司生產的VHGD系列高壓壓縮機技術的基礎上，吸收國内外同行業(ye)的先(xian)進技術，自主開发的產(chan)品。整個機組耗能少、噪聲低、振動小(xiao)、可靠性高、操作簡便。
壓縮機組(zu)自動化成度(du)高，機組運行由可编程序控製器PLC來控製，並(bing)設有多種保護(hu)。
壓縮機組防海(hai)洋腐蚀性能高(gao)，抗振能力強(qiang)
1、壓縮機(ji)的結構及整體布(bu)局
機組為(wei)五級壓縮，一級為雙作用，二、四(si)級為級差式(shi)單作用，三、五級也為級差(cha)式單作(zuo)用，各(ge)級(ji)氣缸成“W”布置。主機與電(dian)機(ji)之間采用弹性聯轴器傳動。各級(ji)冷卻器為水冷式，立(li)於壓縮機(ji)的一侧。壓縮機的油路(lu)、氣(qi)路、水路、排(pai)污管路均布置在(zai)主機的周围，並安裝在一公(gong)共底架上。整個機組為(wei)撬裝式。壓縮機組安裝在集裝箱式(shi)金屬罩壳内，箱(xiang)顶開有通風口和集裝箱式起吊裝置；箱内設有照明燈，干粉式滅火式二套(tao)，箱體三面開有多扇集裝式(shi)門，門上設有锁；儀表操作柜安放在(zai)箱體内。底(di)座為防(fang)漏設計，所有機組漏下來的水油可通過一個油收集(ji)起來(lai)，通過一(yi)個(ge)排放阀排放。外形(xing)尺寸為（长×宽×高）：6000×2600×2600（mm）。設備布置后(hou)部為電機，前部為壓(ya)縮機，本(ben)機可以降壓使用。
2、主要性能数據
項目
參数
壓縮機型號
W-10/350型
結構型式
W型五級壓縮往复活塞式
壓縮機列数
6列
壓縮介質
空氣
公称容积流量
10m3/min
吸氣壓力
大氣壓
排氣壓力
35MPa（G）
壓縮機轉速
989r/min
輸氣温度
≤60℃
噪聲聲壓級
≤85 dB(A)
润滑方式
旋轉機構：壓力润滑; 氣缸、填料：注油润滑
壓縮機润滑油牌號
壓縮機油L-DAB100、L-DAB150
或合成油4502 N100
冷卻方式
闭式水冷
水冷卻方式
開式水冷
水冷卻水耗量
30T/h
傳動方式
弹性聯轴器直聯
配備動力
200kW
運轉方式
连續運轉
安裝方式
集裝(zhuang)箱式角件安裝或活動垫板焊接(jie)安裝
使用環境温度
-15℃～+40℃
使用環境湿度
≤100%
整機重量
～8500kg
外形尺寸（长×宽×高）
6000×2600×2600 mm
3、基本組成
3.1高壓系統的基本組成
高壓供氣系統主要(yao)由空氣壓(ya)縮機、1～5級冷卻系(xi)統、1～5級油氣分(fen)离器、水循環管(guan)路、油循環(huan)管路、排污管路、送氣管路等組成。
3.2高壓壓縮機簡介
高壓壓縮機是引進奥地利LMF公司技術
生產製造的，五級壓縮往复活(huo)塞式。该機(ji)具有自動化程度高(gao)、運轉平(ping)稳、操作簡便、可靠性(xing)高等(deng)特點。各級(ji)排污均具(ju)有手動和自動兩套系統。一(yi)至五級冷卻器保證了正常運行和輸氣。螺旋(xuan)式油(you)水分离器可將壓縮后的氣體中水份分离出來。
壓縮機集中的氣路系統：壓縮機每一級(ji)進、排氣(qi)管路上(shang)裝有壓力傳感器和安全阀。
壓縮機(ji)的控製及操作系統安裝在室(shi)内，壓縮機應安裝在具有防雨、防晒的(de)棚(peng)下。
3.3壓縮機主機結構
高壓壓縮機由曲轴箱、曲轴、连(lian)杆(gan)、十(shi)字头、活塞杆、
活塞、填(tian)料、氣缸(gang)座、氣缸體、氣(qi)缸盖、氣阀等(deng)組成。
3.3.1曲轴箱材料為(wei)灰鑄鐵，下(xia)部可
贮存润滑油並(bing)裝有粗滤油器部件，
有(you)一侧(ce)盖上裝有測油杆和加油口。
3.3.2曲轴為45號锻鋼製造(zao)，雙拐，配有(you)平衡重。
3.3.3连杆為45號锻鋼製造(zao)，大(da)头孔内镶有薄壁(bi)瓦，小头镶有(you)銅套。
3.3.4Ⅰ級(ji)氣缸由灰鑄鐵製成，雙(shuang)作用形式(shi)，上下(xia)部對称布置着二個進氣阀(fa)和二個排氣阀。
3.3.5Ⅱ級(ji)氣缸和Ⅳ級(ji)氣缸由灰鑄鐵製成，Ⅱ-Ⅳ級為級差式(shi)，上(shang)部為Ⅳ級上行程(cheng)為壓縮(suo)，下部(bu)為Ⅱ級，下行(xing)程為壓縮，中(zhong)間為平衡腔(qiang)。
3.3.6Ⅲ級氣缸為(wei)球鐵(tie)製成，Ⅴ級氣缸由45號鋼製成，Ⅲ-Ⅴ級為級差式(shi)，上(shang)部為Ⅴ級上行程(cheng)為壓縮(suo)，下部(bu)為Ⅲ級，下行(xing)程為壓縮，中(zhong)間為平衡腔(qiang)。
十字头总成是由十(shi)字头滑导和十字头組成，它是由灰鑄鐵製成的。
十字头(tou)通過配(pei)油器从曲轴箱获得油。十字头銷與(yu)连杆的小头構成十字头的活節(jie)，並通過连杆中油路获得壓力润滑。活塞(sai)杆上的填料盒使十字头(tou)总成和壓縮室隔開。活塞杆上的密封可(ke)自行調(diao)節，它由若干個密封(feng)環組成，这些密封環从(cong)外面由弹簧箍住，並壓向(xiang)活塞(sai)杆。
氣體壓(ya)縮機還(hai)配有填料盒密封油路。
為了使密封效果良(liang)好(hao)，工作寿命长，填料盒的油由氣缸润滑系統(tong)通過(guo)油室供給。密封環下面(mian)有刮油環。
雙作用氣(qi)缸的活塞用螺母(mu)紧固在合金鋼製成的活塞杆上。
為了使所有(you)氣缸中的活塞重量相等(deng)，活(huo)塞是采用不同材料製成(cheng)的。（铝、灰鑄鐵或鋼）
活塞上配(pei)有数(shu)量够多的用灰鑄鐵製成的活塞環，並且和珩(hang)磨過的氣缸壁磨合。良好的運轉特性和密封性能是(shi)由生產廠的特別磨合方法(fa)获得的。
氣缸是(shi)由灰鑄鐵(tie)或鋼製成的。為了散发由壓縮機(ji)而產(chan)生的熱，氣缸有大容积冷卻水室。
氣(qi)缸由独立润滑系統提供润(run)滑油。
大尺寸(cun)的阀(fa)和宽敞的氣體通道可確保壓縮機運轉。
氣阀(fa)安裝在氣缸(gang)室或氣缸头里。進氣阀和排氣阀随着氣缸(gang)里活塞運動所產生的壓力差開合或(huo)關闭。
3.4氣路系統
壓(ya)縮機的氣路是从進氣空氣過滤器開始的。與空氣過(guo)滤器相连的是一級進氣管(guan)，从一(yi)級排氣出來的氣體進入一級冷卻器(qi)，然后進入與一級冷卻器相连的氣水(shui)分离器，將大部分水(shui)分离后，進入二級進氣管，从二級排氣出來的氣體進入二級冷卻器(qi)，然后進入與二級冷卻器相连的氣水分离器(qi)，將大部分水(shui)分离后，進入三級進氣管，从三級排氣出來(lai)的氣體進(jin)入三級冷卻器，然后進入(ru)與三級冷卻器相连的氣水分(fen)离器，將大部分水(shui)分离后，進(jin)入四級進氣管，从四級排(pai)氣出來的氣體進入(ru)四級冷卻器，然后進入與(yu)四級(ji)冷卻器相连的氣水分离器，將大部分水(shui)分离后，進入五級進氣管，从五級排氣出來的氣體進入五級冷卻器，然后進入與五級(ji)冷卻器相连的氣水分离(li)器，將大部分水分离(li)后進(jin)入單向阀，送氣(qi)球阀(fa)，200L的高(gao)壓(ya)储氣瓶組，此端為整個(ge)壓(ya)縮機組的最終端。
每一級(ji)排氣管路上裝有壓力變送器和温度變送器，每一級排氣管路上(shang)均裝(zhuang)有安全阀。
3.5冷卻系統
氣缸及冷卻器為水冷式(shi)，冷卻系統主要由(you)一至五級冷卻器。冷卻循環水送往壓縮機的下(xia)部匯总管。由下(xia)匯总管向各級氣缸和各級冷卻器輸送(song)，供機組的(de)冷(leng)卻，冷卻后的水匯集到上(shang)总管。
一～三(san)級冷卻器為列管式(shi)
水冷冷卻器(qi)，四、五(wu)級冷卻器為盘管式冷卻器。
壓縮機(ji)自身冷卻為淡水闭式循環(huan)，此循環冷卻(que)壓縮機體、壓縮機級間冷卻器(qi)。
3.6自動排污和手動排污
该系(xi)統的排污為手動和自動(dong)排污並聯雙系統組成，開機使用時一般為自動排(pai)污(wu)，手動(dong)排污系統為備用系統(tong)。排污(wu)電磁阀為德國Paker公司(si)原裝電磁阀。排污的(de)時間和時間間隔(ge)均可根據壓縮機的含污状態進行調節。
3.7油分器
油水分离器為螺旋式分(fen)离器，主要由筒(tong)體、封头、旋風器、接管嘴等組成(cheng)。其作用(yong)是利用离心力的原(yuan)理將氣體中的油水分离出來。
3.8润滑系統
3.8.1曲柄機構的润滑
曲柄機構(gou)润滑所需的油來自曲轴箱(xiang)。曲轴(zhou)箱里的润滑油經粗滤、齒轮油泵、精滤后進入配油(you)器(qi)。齒(chi)轮油泵是通(tong)過一個直齒圆柱齒轮系統由電機带動的。油泵供油給配油器，油壓的調節可通過(guo)配(pei)油器上油壓調節阀進行調節，多余的油會回到曲轴(zhou)箱。
主油路上(shang)的精滤油器是用來(lai)分离润滑油中的微小雜質的，它可使换油期限得以延长。精滤油器的過滤精度約(yue)為10μm。脏(zang)油从螺纹接头與環状垫圈之間流(liu)入，通過滤芯后已被完全净(jing)化，並通過(guo)连接管和螺纹接头流回配油(you)器。新的精滤油器的阻(zu)力是0.02～0.05 MPa。由於(yu)雜質(zhi)堵塞會使壓力增大，但不得大於0.12 MPa，若(ruo)阻力過大時，應盡快更换(huan)滤油器。止(zhi)回阀可防止(zhi)油泵停機后滤油器内倒油。
从配油器出(chu)來的油一路通過一個轴承環，輸進曲轴的油道，並流入(ru)连杆轴承。一路通過管路進(jin)入6個(ge)导向(xiang)缸，润滑(hua)十字头。
在配油器(qi)的出口處接入一個(ge)壓力變送器，由(you)它可以在顯示屏上讀(du)出润滑油的壓力。控製(zhi)系統可随時(shi)监測着润滑油壓力的變化，当润滑系統的油壓≤0.15MPa時，控製系統可使機(ji)組自動停機，以此(ci)保護(hu)機組不受损坏。
3.8.2氣缸的润滑
3.8.2.1氣缸(gang)润(run)滑系統供油給各級氣缸和活塞杆填料。
氣缸润滑油(you)泵安裝(zhuang)在曲轴箱外，通過一個独立的電機带動。壓縮機組(zu)停(ting)機時或開启前，可以通過(guo)手(shou)動旋轉润滑油泵的手柄向润滑油道供油。
润滑油泵(beng)从油箱中吸取(qu)润滑油，並壓入(ru)润滑油路，建議定期檢查(cha)油位。润滑(hua)油路紧靠润滑油泵的出口和润滑(hua)點的上游都裝着止回阀，防止由於(yu)油泵停止工作而有油溢出。在润滑點上(shang)游(you)的特種止回阀上，可拧開一個螺栓(shuan)使油泵工作期間，润滑油(you)路(lu)得以排氣。
對於斜置氣缸润滑油進油口設置在氣缸的下方(fang)；
高壓氣缸(gang)的润滑油路有一個限壓(ya)阀，保證其不受過高壓力的影(ying)響(xiang)。
3.8.2.2预润滑
壓縮機启動前，應手動(dong)摇(yao)動数下润滑油泵手動曲柄。
3.8.3润滑油
润滑曲(qu)柄機構以及氣缸組（外加润滑油泵）只可根據下表或類似表格選用高質量的润滑油。
壓縮機(ji)的润滑油采用重庆一坪高(gao)級润滑油公司生產的、牌號為4502—N68的(de)雙酯型合成壓縮機油。
3.9壓縮機參数匯总表
壓縮機現(xian)場各(ge)級排氣壓力、油(you)壓、水壓(ya)進行測量和顯(xian)示。
壓縮機的各級壓力和(he)温度的顯示是由變送器(qi)輸出4~20mA標準信號。
壓縮機(ji)工作參数匯(hui)总表
序號
被測項目
监測儀器
單位
额定參数
備注
1
一級排氣壓力
壓力變送器
MPa
定值
2
二級排氣壓力
壓力變送器
MPa
定值
3
三級排氣壓力
壓力變送器
MPa
定值
4
四級排氣壓力
壓力變送器
MPa
定值
5
五級排氣壓力
壓力變送器
MPa
21
6
一級排氣温度
温度變送器
℃
＜190
7
二級排氣温度
温度變送器
℃
＜190
8
三級排氣温度
温度變送器
℃
＜190
9
四級排氣温度
温度變送器
℃
＜190
10
五級排氣温度
温度變送器
℃
＜190
11
一級排温高予警停機
温度變送器
℃
≥195
12
二級排温高予警停機
温度變送器
℃
≥195
13
三級排温高予警停機
温度變送器
℃
≥195
14
四級排温高予警停機
温度變送器
℃
≥195
15
五級排温高予警停機
温度變送器
℃
≥195
16
供氣温度
温度變送器
℃
≤80
17
1～5級氣缸供油
視油窗
窗口
觀察
18
壓縮機油壓
壓力變送器
MPa
0.2～0.5
19
壓(ya)縮(suo)機油壓低予警停機
壓力變送器
MPa
≤0.15
20
壓縮機油温
温度變送器
℃
＜80
21
壓縮機水壓
壓力變送器
MPa
＞0.1
22
壓縮機水壓低停機
壓力變送器
MPa
≤0.1
23
電機過载、缺相、短路
予警停機
3.10電器控製系統及功能：
3.10.1系統組成：電器控製系統(tong)是W-10/350型空氣壓縮機的(de)組成(cheng)部分，對壓縮機進行稳定的自動控(kong)製(zhi)與监測．主要設備有：
3.10.1.1主電機：電機、200kW 989r/min AC380V/50Hz.
3.10.1.2PLC基本單元：CPU226(西門子).
3.10.1.3触摸面板：：GP-3500L(10.4英寸、單色、日本数電)
3.10.1.4启動控製柜
3.10.1.5操作柜
3.10.1.6現場一次儀表
3.10.2控製系統及功能簡介：
控製(zhi)系統针對壓縮機(ji)的控製要求設計，主電機采用软启動方式，壓力和温度监控點一次(ci)元件(jian)為變送器，控製系統以(yi)西門(men)子PLC為主，配以10.4英寸触摸(mo)屏顯示器监控的整套控製系統(tong)，主要控製功能如(ru)下；
壓縮機的起動、停機；
運行状(zhuang)態及運行(xing)中的運行參数顯示——便於運行中的监控；
故障顯示——直接顯示故障原因；
历史故障查看；
累計工作計時顯示；
參数修改；
自動排污功能：一～五級定時(shi)自動排(pai)污，排污的時間間(jian)隔和排污時間用戶可以根(gen)據自己的要求調整。
電機及電器系統的保(bao)護：具有短路、過载等保護。
4、系統(tong)可靠運轉(zhuan)的質量保證
4.1設計技術標準依據
4.1.1設計標準
設計參照
Q/BYJ135--2000《動(dong)力用(yong)固定式中、高(gao)壓往复活塞(sai)空氣壓縮機》
GB150-1998《鋼製壓力容器》
《壓力容器安全技術监察規程》
GB151-1999《鋼製管壳式换熱器》
JB4730-94《壓力容器无损檢測》
4.1.2驗收標準依據
Q/BYJ 115－2003《中、高(gao)壓容积式壓縮機產(chan)品驗收技術規範》
4.2主要配置件的品質
4.2.1壓縮機主機技術(shu)為引進國际知名企(qi)業奥地利LFM的(de)許可證(zheng)生產技術。機組設計合理、結(jie)構紧凑、運轉平(ping)稳、可靠性高，是高壓機理(li)想的機型。
4.2.2主機内部使用的一、二、三、四、五級氣阀，以提(ti)高易损件的可靠(kao)性。
4.2.3各級填料為進、口件。
4.2.4氣路高壓(ya)管接(jie)头件、排污電磁阀為國际流體(ti)件(jian)知名企業德國Parker公司的原(yuan)裝產品(pin)。
4.2.5一(yi)次数據采集元件全部采用壓力變送器和温度變送(song)器。它可以讀(du)出瞬時的參数變化，及時對(dui)機組進(jin)行监控和保護。
5、產品檢驗、驗收
5.1壓縮機按製造廠標準及技術(shu)协議進行檢驗(yan)和驗收。
5.2機組在製造(zao)廠满载試车時，用戶派人到廠驗收(shou)。
5.3壓力試驗
a.氣缸、氣缸(gang)座、氣(qi)缸盖的氣腔進行1.5倍工作壓力，持續30分鐘。
b.承壓部件以1.5倍工作壓(ya)力水壓試驗，持續30分鐘。
c.壓力容器的(de)試驗壓力按GB150-1998標準執行。
6、供货範围
壓縮機主機
電機
一級冷卻器
二級冷卻器
三級冷卻器
四級冷卻器
五級冷卻器
海談水交换器
一級安全阀
二級安全阀
三級安全阀
四級安全阀
五級安全阀
一級油水分离器
二級油水分离器
三級油水分离器
四級油水分离器
五級油水分离器
润滑系統
氣路系統
水路系統
排污系統
温度、壓力(li)變送(song)器及信號開關
現場指示儀表
現場接線端子箱
操作柜
底架
集裝箱
随機備件
專用工具
7、易损件寿命
活塞環、刮油環≮6000小時
填料≮8000小時
氣阀≮8000小時
连杆≮30000小時
十字头≮30000小時
活塞≮50000小時
曲轴≮50000小時
活塞杆≮50000小時