气量调节工况下6M51往复压缩机曲轴有限元分析*

江志农,王金铭,王 瑶*,祁 桢,孙 旭,张进杰

(1.北京化工大学 压缩机技术国家重点实验室,北京100029;2.北京化工大学 高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室,北京 100029)

0 引 言

往复压缩机一直被广泛应用于石油石化行业,并在石化炼油以及天然气管道输送等过程中,发挥着极其重要的作用。传统的往复压缩机流量固定、能耗高,会造成相当大的不必要的资源浪费。

为解决往复压缩机流量不可调节的问题,通常全引入部分行程顶开进气阀的无级气量调节系统。该调节方式能实现气量在0～100%范围内的连续调节,使其在工程应用中可根据实际工艺需求对排气量进行调节;同时,机组的耗能会随着排气量成比例地减少,能够较大程度地降低能耗。

但该方式需在每个进气阀上均安装执行机构,而卸荷器执行机构必须能够实现毫秒级高频动作,这就使得其结构变得更加复杂。与此同时,执行机构改变了往复压缩机原本的诸多特性,包括气阀气体流通面积以及气缸内活塞两侧的气体压力,且在实际运行过程中其负荷变化频繁,使传动系统受力变化复杂[1]1。综合性变化因素使得压缩机各部件都可能会出现异常,使得其使用寿命达不到预期,且在现场实际运行过程中会出现烧瓦、曲轴过早产生疲劳断裂等故障[2]36,造成压缩机故障损失。

往复压缩机的传动机构是往复压缩机的重要组成部分,曲轴作为传动机构的主要部件,更是直接影响了压缩机整体的运行效果。……