摘要：本文首先阐述了6M50氮氢气压缩机的结构特点，并详细分析了6M50型氮氢气压缩机技术改造及其运行效果。
关键词：6M50型；氮氢气压缩机；技术改造
一、6M50氮氢气压缩机的结构特点
1、机体。六列对称平衡型机体(含机身和中体)由3个两列机体组合而成，每2个机体用螺栓联接在一起，并在机体结合面处用4个六角头铰制孔用螺栓定位；在相应的对动列中，机身和中体铸为一体，可减少分合面的加工量及制造、安装中体所引起的积累误差；可避免机身与曲轴平行的壁面，使力的传递更加平滑，机体的刚性大为增加；未设任何加强筋，便于铸造；加上左右2个中体的扭矩平面后，机体抗扭矩提高甚大；中体外壁的一边与机身主轴承壁板倾斜联接，使其与机身联接处的着力点正对机身内主轴承位置，机身侧壁所受弯矩大为减小；机体上部为开口式，便于拆装主轴承、曲轴和连杆，总装完成后用机体盖板密封，借助紧固螺栓的螺母与盖板间的平面摩擦，用盖板加固机体的上部开口，使其具有必要的强度和刚度，避免采用联接机体两侧壁的横粱与拉杆等繁琐装置。
2、运动部件。曲轴材质为35CrMoA，其输油方向与传统设计相反，即中体→十字头→十字头销→连杆小头瓦→连杆大头瓦→曲柄销，使曲轴无油孔，简化了制造工艺，降低了应力集中系数，提高了曲轴的强度和刚度，增加了曲轴的安全可靠性；曲轴与电机轴采用摩擦联接，使联轴器安装方便，运行安全。
十字头是带有可调整上下滑板结构的铸钢件，采用浮动销结构，使它在磨合过程中产生均匀磨损，以提高其使用寿命。十字头与活塞杆的联接采用液压拉伸结构，在联接时不因人为因素而造成附加弯曲力矩，确保预紧力的大小准确可靠；活塞杆上无螺纹，降低了应力幅值，可提高活塞杆的抗疲劳能力及安全可靠性；该联接具有结构紧凑、操作方便、安全可靠的特点。
活塞与活塞杆联接紧固所需扭矩经详细计算转化成角度，标记在活塞体和螺母上，采用电加热方式使活塞杆伸长，将螺母转至规定的角度，冷却后自行紧固。这种联接方式操作简单、方便，预紧力准确、可靠。
通过专用的连杆螺栓紧固工具在130MPa油压下使螺栓产生弹性变形并达到规定的伸长量，以实现连杆螺栓准确的预紧力，确保连杆在工作过程中能安全地传递力矩。活塞杆、连杆螺栓及十字头销等采用电渣重熔钢42CrMoE制造，可避免微裂纹现象，其安全可靠性得以提高。五、六级活塞环材质为2CuSn10Pb1，采用三瓣搭口式结构，密封性能好，使用寿命长。
3、气缸。各级气缸均采用上进下出结构，排气阀及排气管均设在气缸下部，便于排液；各级吸、排气缓冲器均能最大限度地靠近气缸，气缸及管道内压力脉动降至较小的程度，整机运转时振动小、噪声低、功耗少；改善了气阀的工作条件，提高了气阀使用寿命。六级气缸设置平衡腔，使六级活塞环组所承受的最大压差由31.4MPa降低至(31.4～12.5)MPa，改善了活塞环的工作条件，提高了密封可靠性和使用寿命。
4、填料函。6M50压缩机的填料函是在瑞士ARECO公司设计技术的基础上改进而成，已经过长时期的运行考验。它在靠近气缸的一端设有填充PTFE节流环和铜制隔环，然后随密封压力的提高而增加填料组的数量；每组填料盒内设有外圆定位的特殊节流环、自紧式组气环、一对单开口且位置相互错开的填充PTFE密封环及一个黄铜制成的阻流环，在特殊节流环与填料盒组间还装有用向均布的轴向弹簧；在五、六级填料函前的两组填料盒内，自紧式阻气环被特殊节流环所取代，以增大节流的力度，减小后置各盒组的节流负荷。
二、技术改造方案
6M50-315/314型氮氢气压缩机的具体技术改造方案为:①保留原压缩机的电机、机体、中体、曲轴、十字头体等运转部件,取消气缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，重新设计、制作、布置Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ级气缸，使其分别对应于改造后压缩机的一、二、三级气缸，上述三级压缩气缸的缸径分别为375、250、200 mm；②重新设计相关辅机，使一级进气分离器和一级进气缓冲器的设计压力为3.5MPa，一级压缩排气分离器、一级压缩排气缓冲器和二级进气缓冲器的设计压力为9.0MPa，二级压缩排气分离器、二级压缩排气缓冲器、三级进气分离器和三级进气缓冲器的设计压力达到16.0MPa，三级压缩排气分离器和三级压缩排气缓冲器的设计压力达到26.0MPa，一级压缩出口冷却器、二级压缩出口冷却器、三级压缩出口冷却器的设计压力分别达到9.0、16.0、26.0MPa。6M50-315/314氮氢压缩机改造前后气缸布置
粉煤加压气化装置的粗煤气首先进入低温甲醇洗流程，然后通过压缩机的一进阀门、一级进气分离器、一级进气缓冲器进入双高压压缩机一级气缸；合成气升压至≤7.2 MPa后出一级气缸，通过一级压缩排气缓冲器、一级压缩出口冷却器、一级压缩排气分离器、二级进气缓冲器，进入压缩机二级气缸；合成气压缩至≤13.7 MPa后出二级气缸，通过二级压缩排气缓冲器、二级压缩出口冷却器、二级压缩排气分离器送至中压联醇工序；中压联醇过程中的气体经净化后，通过三进阀门、三级进气分离器、三级进气缓冲器进入压缩机三级气缸；气体压缩至≤26.0 MPa后出三级气缸，由三级压缩排气缓冲器、三级压缩出口冷却器、三级压缩排气分离器送入高压联醇、甲烷化工序,最后经氨合成循环机加压，送合成氨工序。
三、改造后的运行效果
由于原设备及厂房、水、电等配套项目的充分利用，不仅改造投资较少，而且工期短。从改造后的压缩机运行情况看，达到了预期的效果。
1、运行指标。主、辅压缩机改造后运行稳定，各项运行指标均达到设计值，其中:通过在线检测仪测量原料气压力、温度、气缸振动值，通过红外测温枪测量气缸填料温度、桅杆填料温度、气缸活门温度。
2、氨醇电耗。氮氢压缩机满负荷运行条件下，改造后的压缩机主电机平均电流为290A，改造前的主电机平均电流为350A。根据压缩机耗电量的统计，改造后的压缩机节电约500kW，按年运行330d计算，改造后电费年节省约300万元。改造后压缩机一级进口理论体积流量由18000m3/h(标准状态)提高到50000m3/h(标准状态)，相当于改造前打气量的2.7倍，可减少一台压缩机的运行，每年节省电费约1500万元。经成本核算，改性后吨氨醇节电约30kW·h，按日产1200t氨醇计算，日节电约36000kW·h。
3、压缩机打气量。改造后的压缩机一级进口理论体积流量为50000m3/h，说明改造后能充分利用压缩机富裕量，提高氨醇产品产量。
4、检修费用。改造后的氮氢压缩机一级进口理论体积流量为改造前打气量的2.7倍，每年可节省一台压缩机的检修费用。
四、存在的问题及改进措施
1、初次改造时,由于压缩机一级气缸出口无缓冲器，对压缩机进行再次改造。在一级气缸出口设置一个缓冲器，与气缸连接，并在下部横梁上焊接弹性支撑以支撑缓冲器，一、二级气缸的振动值分别降低42%及23%。
2、改造后，压缩机一级气缸阀易损坏，对气缸活门进行拆卸分析后，主要原因是活门强度不够。对气缸活门进行了重新设计，通过增加厚度提高了气缸活门的强度，并将其结构由环形槽改为打孔式。
结语：
改进后6M50-315/314氮氢压缩机经运行一段时间后，运行稳定、打气量大、振动小、节能效果好，降低产品的生产成本，提高企业的市场竞争力。
参考文献：
[1]薛军.6M50型氮氢气压缩机运行小结[J].氮肥与合成气,2015(01).
[2]姜桂明.6M50型氮氢气压缩机技术改造及运行总结[J].化肥工业，2019(04).