二氧化碳压缩机是大型尿素生产装置的关键核心设备,必须要满足长期安全、稳定运转,但由于二氧化碳压缩机输送介质的分子量大、压比高,同时二氧化碳气体在压缩过程中跨临界,物性变化极为复杂,使压缩机曲线十分陡峭,工作范围窄,各级间匹配相当困难,机组性能对工况条件十分敏感,给设计造成了极大的困扰,在现场运行过程中,如机组工况稍有变化,极易造成意外停车事故,由于性能曲线陡峭,致使大多数二氧化碳压缩机的防喘振阀不能完全关闭,必须处于手动常开状态,不仅造成了巨大的能源浪费,而且存在严重的安全隐患,成为困扰我国化肥生产企业的顽症。故在压缩机制造厂进行气动性能试验成为了一种良好的检验机组的手段,文章着重介绍二氧化碳压缩机组的气动性能试验。

某合成氨尿素装置于2012年安装完成投入生产后,二氧化碳压缩机组高压缸轴承室放空带油,导致润滑油箱液位下降过快影响机组的连续运行;建立三维模型并通过CFD软件Flow simulation对梳齿密封系统工况进行分析提出改进理论依据,帮助工厂解决问题。

针对CO2跨临界循环压缩机工作压力大、吸排气压差大的特点，将惯性力施加到每个单元体的质心用以将活塞的瞬时受力状态转化为等效的静应力状态进行有限元分析。根据有限元分析结果计算活塞危险点的疲劳安全系数，找出活塞的疲劳危险点。计算结果与试验结果相对比，计算所得疲劳安全系数不合格区域与试验损坏区域相符合，证明此方法可以有效地对CO2活塞压缩机活塞进行疲劳安全设计。