Eng
Главная Компрессоры Результаты промышленных испытаний турбокомпрессора К-1500-6,2 (ОАО «Комбинат Сев...
Последний документ


Патент № 2415176


Научное руководство



Зуев Валерий Владимирович

Доктор геол.-минер. наук, академик РАЕН, автор четырех научных открытий, в которых выявлены новые энергетические подходы к объяснению и предсказанию физико-химических свойств минеральных и других кристаллических веществ

Рекомендательное письмо...


Кто на сайте
Сейчас 25 гостей онлайн
Результаты промышленных испытаний турбокомпрессора К-1500-6,2 (ОАО «Комбинат Североникель»)

Исполнитель: ОАО «Институт ГИПРОМАШОБОГАЩЕНИЕ», 02.08.1999 г.

ОТЧЕТ
по результатам промышленных испытаний турбокомпрессора К-1500-6,2 №1,
установленного в КВЦ АО «Комбинат Североникель»

Уменьшение времени пуска и снижение газодинамических потерь
турбокомпрессора К-1500-6,2

Введение

Научно-техническая продукция (НТП) «активаторы геоэнергетические», используемая в качестве твердых смазок «ТСП ПЗС», представляет собой сложные конгломераты природных минералов, введение которых в узлы трения, герметизирующие системы и т.п. обеспечивает образование на контактирующих поверхностях твердо-смазочных покрытий в виде сервовитных пленок.

Минералы, имеющие удельную энергию атомизации Еу≥80 кДж/смЗ, могут использоваться как эффективные высокотемпературные твердофазные смазочные материалы, способные воспроизводить на поверхностях узлов трения искусственные аналоги природных зеркал скольжения. При этом твердость контактирующих поверхностей повышается до 1400 кГс/мм2 и выше (по Виккерсу), коэффициент трения (энергонагруженность пары трения) уменьшается более чем в 5 раз и исключается износ за счет водородного охрупчивания металлических поверхностей. [1, 2]

Долговечность узлов трения при их длительной эксплуатации увеличивается также за счет увеличения толщины сервовитной пленки в местах контактирования деталей при наличии необходимого количества ТСП ПЗС. [3]

Использование НТП ТСП ПЗС в разных отраслях промышленности (аэрокосмической, горно-металлургической, топливно-энергетической, на транспорте и др.) показало: энергозатраты снижаются на 8-12%; расход смазочных материалов – в 2...10 раз; моторесурс узлов трения увеличивается более 2,5 раз, появляется возможность замены цветных металлов на черные и эксплуатация их без применения традиционных смазок в режиме безызносного трения.

При производстве продуктов разделения воздуха появляется возможность замены взрывоопасных минеральных масел на безопасные водосодержащие эмульсии.

Работа выполнялась в соответствии с утвержденной «Программой и методикой...».

Результаты промышленных испытаний компрессора

1. Объем выполненных работ

Обработке были подвергнуты:

  • – подшипниковые узлы турбокомпрессора – 8 шт.;
  • – ротор компрессора;
  • – всасывающий трубопровод и всасывающий тракт в корпусе компрессора;
  • – диафрагмы в корпусе компрессора, образующие проточную часть;
  • – редукторная пара;
  • – газовые полости промежуточных газоохладителей;
  • – контактные кольца и щетки главного электродвигателя;
  • – масло в маслосистеме агрегата.

2. Энергетические характеристики компрессора

На рис. 1 представлены энергетические характеристики компрессора К-1500 сразу после обработки ТСП ПЗС. Диапазон изменения производительности – 70...90 тм3/ч. Диапазон изменения давления – 6,0...6,6 кгс/см2. Показатели потребления электроэнергии снимались со счетчика активной составляющей электроэнергии. Все показания фиксировались штатными приборами.

На рис. 2 представлены аналогичные характеристики по результатам повторных испытаний 22.07.99 г. Условия проведения испытаний хуже условий предыдущих, так как температура всасываемого воздуха была +24°С против +3°С 30.04.99 г.

После проведения обработки компрессор отработал 1944 часа. На этом же рисунке представлена кривая энергопотребления компрессора в 1998 г. Для корректности сравнения результатов энергопотребления выбраны одинаковые значения производительности компрессора, то есть сравнивается потребление электроэнергии агрегата при одинаковом выпуске объема продукции.

На рис. 3 показано сравнение удельных норм потребления электроэнергии в трех временных точках (1998 г., 30.04.99 г., 22.07.99 г.), при трех фиксированных значениях выработки воздуха (75 тм3/ч, 80 тм3/ч, 85 тм3/ч).

3. Изменение механических и газодинамических характеристик компрессора

Время пуска электродвигателя агрегата К-1500 значительно сократилось. До обработки пуск компрессора с первого раза был невозможен, то есть время разворота (пуска) электродвигателя СТД 10 МВт превышало 28 сек., после чего автоматически происходило отключение главного электродвигателя по защите «Асинхронный ход». Поэтому пуск агрегата К-1500 осуществлялся со 2-3-го раза, с использованием энергии инерции вращающегося ротора компрессора. При испытаниях 30.04.99 г. производилось 2 пуска компрессора. В обоих случаях пуски прошли с первого раза, причем время разворота составило 22-25 сек. Последующие пуски (после аварийных остановок в мае-июле) подтвердили, что время пуска установилось на значении 23 сек.

С момента пуска компрессора К-1500 до настоящего времени отмечается рост времени «выбега» ротора после отключения главного двигателя:
30.04 – 7´48´´ – выбег №1;
30.04 – 8´12´´ – выбег №2 (после обработки);
22.07 – 9´09´´ – выбег №3.

Указанный факт говорит об уменьшении механического трения, газодинамических потерь проточной части компрессора.

До обработки коллекторные щетки главного электродвигателя менялись ежемесячно. После обработки через 3 месяца эксплуатации заменена 1 щетка из 16. Остальные продолжают работать.

Изменение газодинамических свойств компрессора выражается в возможности его работы на низких производительностях – до 70 тм3/ч. и давлении нагнетания – до 6,6 кГс/см2. На данном режиме компрессор ведет себя устойчиво. До обработки производительность ниже 75 тм3/ч. не опускалась, так как начинался неустойчивый предпомпажный режим работы.

Выводы

По результатам работы турбокомпрессора К-1500-6,5 №1 на 01.08.99 г. можно определить следующее:

  1. Энергопотребление компрессорной установки К-1500 снизилось с 8,6 тыс.кВт (среднее по году) до 8,1 тыс.кВт. (на 20.07.99 г.).
  2. Появилась возможность работы агрегата на пониженной производительности (до 70 тм3/ч) при возможном уменьшении реализации воздуха 8 ати.
  3. Появилась устойчивая тенденция снижения удельной нормы электроэнергии при производстве воздуха 8 ати.
  4. Увеличилась надежность и оперативность запуска агрегата.
  5. Увеличился срок службы коллекторных щеток.

На основании вышеизложенного использование турбокомпрессора К-1500-6,2 №1 с применением ТСП ПЗС было заложено КВЦ в программу энергосбережения на 2000 г. с ожидаемым экономическим эффектом 725,3 тыс.руб.

Литература:

  1. Зуев В.В. Энергоплотность, свойства минералов и энергетическое строение Земли. С.-Петербург; Наука, 1995 г.
  2. Зуев В.В. Использование минералов в качестве модификаторов трения. (Обогащение руд. 1993 г. №3.)
  3. Зуев В.В., Маринич T.Л. Геоэнергетические основы использования минералов в качестве антифрикционных материалов. (Обогащение руд. 1994 г. №1).
  4. Авторское свидетельство СССР № 1601426, кл. 16С33/14.09.67. Способ формирования сервовитной пленки на трущихся поверхностях.
  5. Патент РФ на изобретение «Способ геоэнергетической интенсификации массообменных процессов» № 2129461 кл. 6B01F3/00, B01J19/00 27.04.99.

АКТ от 06.04.1999 г.

вскрытия и определения состояния проточной части и подшипников скольжения
компрессора К1500-62-2 №1 КВЦ АО «Комбинат Североникель» г. Мончегорск.

В результате осмотра установлено:

  1. Обнаружено значительное налипание твердых частиц на поверхностях проточной части компрессора. Толщина налипшего слоя составляет 3 мм (в 1-й ступени), 1 мм (во 2-й ступени). Отмечено уменьшение толщины налипшего слоя к последней ступени компрессора.
  2. Толщина налипшего слоя твердых частиц на нерабочих поверхностях лопаток ротора составляет 3 мм.
  3. Наружные поверхности трубчатых пучков воздухоохладителей покрыты плотным налетом твердых частиц, затрудняющих теплообмен и увеличивающих сопротивление потоку.
    Перед выводом компрессора в капитальный ремонт температура газа после воздухоохладителей достигала 88°С, что вызывало дополнительные затраты электроэнергии на сжатие газа, а также потерю производительности агрегата.
    Установлено, что максимальная производительность компрессора к началу капитального ремонта составляла 83 тыс.м3 в час при давлении нагнетания 6,0 кг/см2.
    Технологические параметры агрегата на момент вывода компрессора в капитальный ремонт представлены в приложении.
  4. Поверхности подшипников скольжения не имеют видимых дефектов, величины зазоров приведены в приложении к настоящему акту.
  5. Шейки валов ротора электродвигателя и зубчатых колес редуктора не имеют видимых следов износа, рисок и задиров.
  6. Шейка ротора компрессора со стороны 1-го рабочего колеса имеет незначительные риски.
  7. Зубья шестерни и колеса редуктора не имеют видимых следов износа.
  8. Рабочие поверхности кулачковой муфты привода масляного насоса имеют значительный видимый износ до 2-х мм.

Выводы

Причиной снижения производительности, увеличения энергопотребления при производстве воздуха 8 ати является загрязнение проточной части компрессора, воздухоохладителей и всасывающего турбопровода.

Комиссия считает целесообразным:

  1. Произвести обработку указанных частей установки твердыми смазками ТСП ПЗС для предотвращения возникновения отложений и уменьшения трения газа в проточной части.
  2. Произвести обработку пар трения – подшипников скольжения, шеек валов, зубчатых колес, зубчатых и кулачковых муфт твердыми смазками ТСП ПЗС с целью предотвращения износа и уменьшения коэффициента трения.
  3. После завершения капитального ремонта и пуска компрессора в эксплуатацию снять газодинамические характеристики P – Q, N – Q для анализа результатов обработки поверхностей проточной части и пар трения твердыми смазками ТСП ПЗС.

Приложения:

– результаты замера зазоров в подшипниках скольжения;
– эксплуатационные характеристики компрессора перед капитальным ремонтом.

АКТ от 10.07.2001 г.

технического состояния компрессора К1500-62-2, установленного в кислородно-воздухоотдувном цехе комбината «Североникель», на момент про­ведения капитального ремонта после вскрытия корпуса, подшипниковых узлов, редуктора

1. От последнего капитального ремонта (2000 г.) компрессор отработал 8200 часов. После обработки ТСП ПЗС (в 1999 г.) отработал 16839 часов.

2. Состояние агрегата:

2.1. Поверхности рабочих колес – лопаток, основных и прокрывных дисков отложений не содержат. Читота указанных поверхностей сравнима с состоянием на момент окончания капитального ремонта 2000 года. Очистки этих поверхностей в течение 16839 часов не производилось.

2.2. Поверхности диффузоров (лопаточных и безлопаточных) всех ступеней без следов каких-либо отложений, грязи. Наблюдается легкий слой пыли на входе в рабочее колесо первой ступени. Поверхности всасывающего трубопровода, дроссельной заслонки отложений не содержат – наблюдается только легкий слой пыли (все поверхности обработаны ТСП ПЗС). Очистки этих поверхностей в течение 16839 часов не производилось. Помещения камеры всаса соответствуют обычному состоянию на момент окончания межремонтного цикла работы. Сухие фильтры загрязнены и требуют замены.

2.3. Шейки вала ротора, шестерни зубчатого колеса рисок, задиров, повреждений не содержат. По-прежнему сохраняется цвет зубьев редукторной пары после обработки ТСП ПЗС – матово-серый. Поверхности шее редукторной пары и ротора имеют явно выраженный металлический «блеск-отражение».

2.4. После добавления в маслосистему ТСП ПЗС замена масла не производилась, компрессор отработал 16839 часов с добавками (анализ масла прилагается).

2.5. Вкладыши подшипников в нормальном рабочем состоянии – ревизии и ремонта не требуют.

2.6. Лабиринтные уплотнения задиров, обрыва «усов», касаний ротора визуально не содержат. Зазоры по проточной части в пределах допуска.

2.7. Подшипниковые узлы водяной и газовой арматуры в рабочем состоянии (обработаны ТСП ПЗС). Случаев выхода из строя не наблюдалось.

2.8. Промежуточные и концевой г/охладители содержат сильные отложения, грязь и т.п. в водяной полости пучков. Сильных отложений в газовой полости не наблюдается.

2.9. Обмотки статора, ротора эл. двигателя чистые без следов масла, грязи. За 8200 часов работы произведена замена 6-ти из 24 щеток щеточного механизма. Распорные клинья ротора подвижек не имеют.

Исходя из состояния компрессора К-1500 ст.№1, принято решение не проводить следующие работы:

  1. Выемку диафрагм из проточной части.
  2. Очистку диафрагм и корпуса компрессора.
  3. Полный слив масла и очистку маслобака.
  4. Ревизию и ремонт подшипников компрессора и эл. двигателя.
  5. Ремонт подшипниковых узлов задвижек по воде и газу.
  6. Ремонт лабиринтных уплотнений.

К акту прилагается:
– результаты анализа масла турбинного;
– результаты замеров параметров вибрации на подшипниках (амплитуда и виброскорость).