www.khodaumo.com

Khí tự nhiên được sử dụng rộng rãi để sưởi ấm nhà cửa, tạo ra điện và là vật liệu cơ bản được sử dụng trong sản xuất nhiều loại hóa chất. Khí tự nhiên, như dầu mỏ, được tìm thấy trong các hồ chứa lớn dưới lòng đất và phải được chiết xuất từ ​​các tế bào dưới lòng đất này và vận chuyển đến các nhà máy chế biến và sau đó đến các trung tâm phân phối để giao hàng cuối cùng cho người dùng cuối.

Khí được di chuyển với việc sử dụng nhiều loại và kích cỡ của máy nén để thu thập, tạo áp lực và đẩy khí qua các ống phân phối đến các trung tâm xử lý khác nhau và các điểm sử dụng. Các máy nén di chuyển khí được đặt trong tàu và các mỏ khoan, trong các nhà máy hóa chất và xử lý, và trong mê cung khổng lồ của các đường ống trang bị mạng lưới phân phối, đưa khí vào thị trường ở dạng tinh khiết, có thể sử dụng được.

Bài viết này giải thích các khía cạnh khác nhau của khí, máy nén khí và bôi trơn máy nén, bao gồm dầu bôi trơn máy nén, bảo dưỡng chất lỏng và một số hướng dẫn phân tích lỗi máy nén cơ bản.

Khí tự nhiên và dầu mỏ được hình thành do sự phân rã của thực vật và động vật sống trên trái đất hàng triệu năm trước. Vật chất phân rã sau đó bị nhốt trong các túi lớn gọi là bể chứa khí trong các lớp đá dưới lòng đất.

Những túi này có thể chứa khí chủ yếu hoặc chúng có thể tồn tại cùng nhau. Người ta ước tính rằng lượng khí đốt tự nhiên có thể phục hồi chỉ riêng ở Hoa Kỳ là 900 đến 1300 nghìn tỷ feet khối (Tcf).

Thành phần của khí tự nhiên ở đầu giếng rất khác nhau và thường chứa các thành phần khác nhau của hydrocarbon dễ bay hơi ngoài các chất gây ô nhiễm bao gồm carbon dioxide, hydro sulfide và nitơ. Khí tự nhiên đường ống thương mại chứa chủ yếu là metan và lượng ethane, propane ít hơn và đôi khi là một lượng nhỏ butan như trong Bảng 1.


Để vận chuyển và lưu trữ, khí đốt tự nhiên phải được nén để tiết kiệm không gian. Áp suất khí trong đường ống được sử dụng để vận chuyển khí tự nhiên thường được duy trì ở mức 1000 đến 1500 psig. Để đảm bảo rằng những áp lực này được duy trì, các trạm nén được đặt khoảng 100 dặm ngoài dọc theo đường ống. Ứng dụng này yêu cầu máy nén và chất bôi trơn được thiết kế đặc biệt cho việc sử dụng này.

Máy nén khí
Máy nén có thể được phân thành hai loại cơ bản, pittông và quay. Máy nén pittông được sử dụng để nén khí tự nhiên và khí xử lý khác khi áp suất mong muốn cao và tốc độ dòng khí tương đối thấp. Chúng cũng được sử dụng để nén không khí.

Máy nén pittông
Máy nén pittông nén khí bằng cách giảm vật lý thể tích khí chứa trong xi lanh bằng pít-tông. Khi thể tích khí giảm, áp suất tăng tương ứng. Loại máy nén này được gọi là loại chuyển vị tích cực. Máy nén pittông thường là một quá trình một lần. Đó là, nén khí và tách dầu nhờn xảy ra trong một lần duy nhất.
Máy nén pittông có thể được phân loại thêm thành tác động đơn hoặc tác động kép. Máy nén khí tác động đơn, cũng được phân loại là máy nén ô tô hoặc đơn vị piston thân cây, nén khí ở một bên của piston, theo một hướng. Máy nén tác động kép nén khí ở cả hai phía của piston.

Để xem xét quá trình bôi trơn, thuận tiện để phân chia các bộ phận cần được bôi trơn thành hai loại, các bộ phận xi lanh và các bộ phận chạy. Các bộ phận xi lanh bao gồm piston, vòng piston, lót xi lanh, đóng gói xi lanh và van. Tất cả các bộ phận liên quan đến đầu lái xe (đầu trục khuỷu), hướng dẫn chữ thập, ổ đỡ chính và vòng đeo tay, trục khuỷu và vòng bi pin crosshead là các bộ phận đang chạy.

Một phương trình được Scales khuyến nghị để ước tính lượng dầu cần bơm vào xi lanh để bôi trơn là:

Q = BxSxNx62.8 / 10.000.000

Trong đó: B là kích thước lỗ khoan (inch), S là hành trình (inch), N là tốc độ quay (vòng / phút) và Q là tốc độ sử dụng được biểu thị bằng lượng dầu mỗi ngày trong 24 giờ.

Chất bôi trơn sau đó được đưa trực tiếp vào xi lanh và bao bì bằng cách sử dụng bơm cơ học và bố trí dầu bôi trơn. Máy hoạt động đơn, thường được mở vào trục khuỷu, sử dụng bôi trơn văng để bôi trơn xi lanh. Van máy nén được bôi trơn từ chất bôi trơn khí nguyên tử trong hệ thống.

So với bôi trơn một phần xi lanh, việc bôi trơn các bộ phận đang chạy thường đơn giản hơn nhiều vì không có tiếp xúc với khí. Nhà sản xuất thiết bị chỉ định cấp độ nhớt cần thiết.

Bởi vì nhiệt độ khí tăng khi áp suất tăng, nếu nhiệt không được loại bỏ, chất bôi trơn sẽ tiếp xúc với nhiệt độ cao và trải qua quá trình phân hủy nghiêm trọng. Do đó, xi lanh máy nén được trang bị áo làm mát. Một trong những vai trò quan trọng nhất của chất bôi trơn xi lanh máy nén là làm mát.

Chất làm mát thường là nước hoặc chất làm lạnh glycol nước. Mặc dù cùng một chất bôi trơn có thể được sử dụng để làm mát cả xi lanh và các bộ phận đang chạy, nhưng có nhiều trường hợp sử dụng các chất bôi trơn khác nhau vì chất bôi trơn xi lanh tiếp xúc với khí nén ở nhiệt độ cao. Do đó, chất bôi trơn cũng thể hiện sự ổn định nhiệt và oxy hóa. Bảng 2 so sánh nhiệt độ hoạt động của máy nén.

Máy nén khí quay
Máy nén quay được phân loại là máy nén tích cực hoặc máy nén động. Một máy nén chuyển tích cực sử dụng giảm thể tích khí để tăng áp suất khí. Ví dụ về loại máy nén này bao gồm máy nén trục vít, thùy và cánh gạt (Hình 1, Hình 2 và Hình 3).



Hình 3. Máy nén khí cánh
Máy nén khí trục vít được minh họa trong Hình 1 bao gồm hai ốc vít hoặc cánh quạt xen kẽ giữ khí giữa các cánh quạt và vỏ máy nén. Động cơ điều khiển cánh quạt nam điều khiển cánh quạt nữ. Cả hai cánh quạt được bọc trong một vỏ được cung cấp với các cổng đầu vào và đầu ra khí. Khí được hút qua cổng đầu vào vào các khoảng trống giữa các cánh quạt. Khi các cánh quạt di chuyển, khối lượng khí bị bẫy liên tục giảm và bị nén bởi các cánh quạt đi vào lưới.

Những máy nén này có sẵn dưới dạng các loại vít khô hoặc ướt (ngập dầu). Trong loại vít khô, các cánh quạt chạy bên trong stato mà không có chất bôi trơn (hoặc chất làm mát). Nhiệt của nén được loại bỏ bên ngoài máy nén, giới hạn nó ở chế độ hoạt động một cấp.

Trong máy nén loại trục vít ngập dầu, chất bôi trơn được bơm vào khí, bị kẹt bên trong stato. Trong trường hợp này, chất bôi trơn được sử dụng để làm mát, niêm phong và bôi trơn. Khí được lấy ra khỏi hỗn hợp khí-bôi trơn nén trong thiết bị phân tách. Máy nén khí quay, chẳng hạn như máy nén khí trục vít, tuần hoàn liên tục (1 đến 8 lần mỗi phút) hỗn hợp khí bôi trơn để tạo điều kiện làm mát và tách khí trái ngược với máy nén pittông, là quá trình một lần.

Trong một máy nén trục vít quay, chất bôi trơn được bơm vào vỏ máy nén. Các cánh quạt được tiếp xúc với hỗn hợp khí và chất bôi trơn. Ngoài việc cung cấp một màng mỏng trên các cánh quạt để ngăn chặn sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại, chất bôi trơn còn cung cấp chức năng niêm phong để ngăn chặn sự nén khí, xảy ra khi áp suất cao, khí nóng thoát qua lớp đệm giữa các cánh quạt hoặc chia lưới khác bề mặt và được nén lại.

Nén lại làm cho nhiệt độ xả khí vượt quá phạm vi thiết kế cho thiết bị. Điều này thường dẫn đến mất thông lượng và độ tin cậy kém.

Chất bôi trơn cũng đóng vai trò là chất làm mát bằng cách loại bỏ nhiệt sinh ra trong quá trình nén khí. Ví dụ, đối với máy nén khí trục vít quay, nhiệt độ xả khí có thể là 80 CC đến 110 CC (180 FF đến 230 FF), làm tăng quá trình oxy hóa do hỗn hợp khí nóng và dầu bôi trơn.

Ngoài các chức năng này, vòng bi ở đầu vào và đầu ra của máy nén phải được bôi trơn. Với máy nén trục vít quay, chất bôi trơn tiếp xúc với khí được nén ở nhiệt độ cao và nó chịu lực cắt cao giữa các cánh quạt xen kẽ. Đây là những điều kiện sử dụng đòi hỏi cho chất bôi trơn.

Một sơ đồ đơn giản hóa cho dòng dầu bôi trơn trong máy nén trục vít quay điển hình được thể hiện trong Hình 4.

Hỗn hợp dầu nhờn và khí từ đường xả của máy nén đi vào thiết bị tách khí / dầu nhờn nơi khí nén được tách ra khỏi chất bôi trơn. Sau khi tách, chất bôi trơn được làm mát và lọc, sau đó được bơm trở lại vào vỏ máy nén và ổ trục.

Sơ đồ nguyên lý cho máy nén thùy quay được cung cấp trong Hình 2. Nguyên tắc hoạt động tương tự như máy nén trục vít quay, ngoại trừ với máy nén thùy, các thùy giao phối thường không được bôi trơn cho dịch vụ không khí. Khi các cánh quạt thùy quay, khí bị kẹt giữa các cánh quạt thùy và trường hợp máy nén trong đó khí được điều áp thông qua vòng quay của thùy và sau đó thải ra. Vòng bi và bánh răng thời gian được bôi trơn bằng hệ thống bôi trơn điều áp hoặc bệ.

Một máy nén cánh quay được mô tả sơ đồ trong Hình 3. Máy nén khí cánh quay bao gồm một rôto có nhiều van trượt được gắn lệch tâm trong một vỏ. Khi rôto quay, khí được hút vào các khu vực có thể tích tăng (A) và được thải ra dưới dạng khí nén từ các khu vực có thể tích nhỏ (B).

Như với máy nén pittông, bôi trơn máy nén khí quay cũng là một hoạt động một lần. Chất bôi trơn được bơm vào vỏ máy nén và nó thoát ra bằng khí nén và thường không được tuần hoàn. Chất bôi trơn cung cấp một màng mỏng giữa vỏ máy nén và các van trượt, đồng thời cung cấp dầu bôi trơn trong các khe trong rôto cho các van. Chuyển động trượt của các van dọc theo bề mặt của vỏ máy nén đòi hỏi một chất bôi trơn có thể chịu được áp lực cao trong hệ thống máy nén.

Một máy nén động, chẳng hạn như máy nén ly tâm như trong Hình 5, hoạt động theo nguyên tắc khác.

Năng lượng từ một bộ cánh quạt quay ở tốc độ cao được chuyển sang chất khí, sau đó được thải ra bộ khuếch tán nơi tốc độ khí giảm và động năng của nó được chuyển thành áp suất tĩnh. Một trong những lợi thế của loại máy nén khí này là khả năng xử lý khối lượng khí lớn.

Trong máy nén ly tâm, chất bôi trơn và khí không tiếp xúc với nhau, đây là điểm khác biệt chính so với máy nén khí trục vít, trục quay và máy nén khí quay. Các yêu cầu về chất bôi trơn đơn giản hơn và thường là dầu chống rỉ và oxy hóa tốt sẽ cung cấp sự bôi trơn thỏa đáng cho vòng bi, bánh răng và vòng đệm.

Việc lựa chọn chất bôi trơn máy nén phụ thuộc vào loại và cấu tạo của máy nén, khí được nén, mức độ nén và nhiệt độ đầu ra cuối cùng. Máy nén khí piston cung cấp áp suất khí cao nhất và là một trong những khó khăn nhất từ ​​quan điểm của xi lanh và bôi trơn van và độ tin cậy của thiết bị. Tuy nhiên, dầu R & O (rỉ sét và ức chế oxy hóa) thường đủ để bôi trơn văng vỏ máy nén của máy nén pittông.

Máy nén quay với áp suất cuối cùng dưới 1 Mpa (khoảng 145 psi) ít khó bôi trơn hơn. Do khả năng tiếp xúc cánh quạt với xylanh hoặc thùy đến thùy, máy nén khí trục vít và cánh quạt yêu cầu sử dụng dầu chống mài mòn (AW). Việc lựa chọn máy nén phù hợp và chất bôi trơn phụ thuộc vào ứng dụng với các tính chất hóa lý phù hợp là rất quan trọng đối với một quá trình thành công, và sẽ được đề cập đầy đủ trong phần thứ hai của loạt bài hai phần về vấn đề bôi trơn máy nén khí và máy nén khí này.

Tài liệu tham khảo

Ước tính thu được từ Tuần lễ khí đốt tự nhiên
Đơn vị khóa học 2: Đối với máy nén khí tự nhiên. Máy nén khí Worth Worth. Corpus Christi, TX.
Di chúc, J. (1980). Chương 14 - Máy nén. Nguyên tắc cơ bản bôi trơn. Marcel Dekker Inc., New York, NY, tr. 365-394.
Khóa học đơn vị 1 - Dành cho máy nén khí tự nhiên - Giới thiệu về các chức năng và thành phần cơ bản của gói máy nén khí. Corpus Christi, TX.
Cân, W. (1997). Chương 19 - Dầu bôi trơn máy nén khí. Cẩm nang dữ liệu bộ lạc, Ed. ER Booser. Báo chí CRC, Boca Raton, FL, tr. 242-247.
Cohen, S. (1987). Phát triển một loại dầu máy nén khí tổng hợp dựa trên cơ sở dầu mỏ được điều trị bằng dầu hai giai đoạn. Kỹ thuật bôi trơn. 44, số 3, tr. 230-238.
Ngắn gọn, G. (1983). Phát triển chất bôi trơn tổng hợp cho tuổi thọ kéo dài trong máy nén khí trục vít. Kỹ thuật bôi trơn bằng máy nén khí, Vol. 40, số 8, tr. 463-470.
Miller, J. (1989). Dầu nhớt máy nén khí tổng hợp và HVI., J. J. Synth. Kỹ thuật bôi trơn, Tập. 6, số 2, tr. 107-122.
Tolfa, J. (1990). Chất bôi trơn tổng hợp của chanh Thích hợp để sử dụng trong quá trình và máy nén khí hydrocarbon. Kỹ thuật bôi trơn của hãng. 47, số 4, tr. 289-295.
Kist, K. và Doperalski, E. (1979). Giới thiệu tóm tắt về máy nén khí trục vít. Cuộc họp quốc gia lần thứ 86 của AIChE, Bài 68E.