噴油工藝螺桿壓縮機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用解析

孟國棟

摘 要：噴油工藝螺桿壓縮機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢較為明顯，在往復(fù)、離心、螺桿主流壓縮機(jī)中占有一席之地。三種壓縮機(jī)各有所長，噴油工藝螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)勢集中在中等壓力復(fù)雜氣體的工況中。本文針對該類型的壓縮機(jī)進(jìn)行特征分析，并針對其應(yīng)用的工藝流程和效果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)；噴油型；特征分析；應(yīng)用范圍

中圖分類號：TH45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

螺桿型壓縮機(jī)有兩種，噴油和無油。最早在工藝流程中應(yīng)用的是無油型。上世紀(jì)末噴油螺桿壓縮機(jī)從制冷和空氣壓縮機(jī)領(lǐng)域拓展到工藝領(lǐng)域中。噴油螺桿壓縮機(jī)在技術(shù)上得到了進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)也成為壓縮機(jī)發(fā)展的重要方向之一。在一些領(lǐng)域無油形式的壓縮機(jī)取代了離心壓縮機(jī)成為大型氣體工藝設(shè)備的主要設(shè)備；另一些領(lǐng)域噴油螺桿壓縮機(jī)則利用自身的高壓比、排氣性等優(yōu)勢獲得了用武之地，替代往復(fù)式壓縮機(jī)，輔助氣體加工工藝提高效率。

一、噴油工藝螺桿壓縮機(jī)的特征分析

無油壓縮機(jī)與噴油壓縮機(jī)之間的差異在于，轉(zhuǎn)子接觸形式的不同，噴油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子之間是完全接觸的，陽轉(zhuǎn)子在工作中負(fù)責(zé)傳動(dòng)，而陰轉(zhuǎn)子則為被動(dòng)運(yùn)行。工作中噴油壓縮機(jī)的直接依靠傳動(dòng)軸承提供動(dòng)力，并在運(yùn)行中加入潤滑油，形成一種直動(dòng)模式。省去了無油壓縮機(jī)中特有的結(jié)果，因在運(yùn)行中所體現(xiàn)的特征和性能區(qū)別與無油壓縮機(jī)。且可以利用特殊設(shè)計(jì)的滑閥來控制內(nèi)部空間的比例，而提高效率，具體特征如下：

1高壓比和高排氣壓

因?yàn)閲娪吐輻U的設(shè)置沒有多余容積，在壓縮的過程中因潤滑油的介入可以起到冷卻和密封的效果，使得壓縮的過程接近等溫壓縮，不會形成過高的排氣溫度，這就從理論上可以設(shè)置任意壓力比，而不需考慮壓差和效率問題。目前應(yīng)用的噴油螺桿壓縮機(jī)單級的壓力比極限為50：1。在應(yīng)用中，如果壓力比大于7：1的時(shí)候，會考慮效率問題而采用兩級串聯(lián)的形式。兩級串聯(lián)的噴油螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子可以安裝到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，采用噴油制冷，不需要進(jìn)行級間的冷卻。

另外，在運(yùn)行中無油螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相比而言噴油壓縮機(jī)就簡單了許多，整個(gè)腔體內(nèi)可以有更大的空間對氣體進(jìn)行壓縮，提高轉(zhuǎn)子做功的小功率。直動(dòng)模式增加了轉(zhuǎn)子的剛性，所以排氣壓力可以直接作用到轉(zhuǎn)子上，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用緊湊的結(jié)構(gòu)和剛性材料的選擇，噴油壓縮機(jī)的工作壓力也隨之提高。測試與實(shí)踐中已經(jīng)可以達(dá)到10MPa，從而拓展了應(yīng)用的領(lǐng)域。

2效率提高

因?yàn)閴嚎s機(jī)在工作中被噴入了潤滑油，所以噴油壓縮機(jī)在工作中可以隔離壓縮腔內(nèi)的各個(gè)泄漏的通道，使得噴油螺桿壓縮機(jī)的工作效率大大提高。尤其是在處理輕組分的氣體時(shí)，因?yàn)闈櫥偷拿芊庾饔茫蛊淙莘e效率得到了更好的發(fā)揮。應(yīng)當(dāng)注意的是噴油量的增加直接減少了泄漏的量，從而提高了冷卻的效果，絕對熱的指標(biāo)效率增加，但是噴油量也不能過大容易導(dǎo)致攪油損失能力過大，反而容易降低機(jī)械效率。因此在實(shí)際應(yīng)用中，油氣比例為1%-2%的情況下，壓縮機(jī)綜合性效率最高，在低排氣壓力的時(shí)候取值小而排氣壓力大則取值適當(dāng)增加。

3較好的可靠性和節(jié)能性

螺桿壓縮機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)相對簡單，因此本身的易損件也較少。在使用中不需要備用設(shè)備，與無油螺桿壓縮機(jī)相比沒有復(fù)雜的油封系統(tǒng)，因此其維修間隔時(shí)間也隨之延長，可靠性也隨之增加。在實(shí)際應(yīng)用中噴油螺桿壓縮機(jī)可以連續(xù)工作幾年。在噴油螺桿壓縮機(jī)的應(yīng)用中因?yàn)榛y技術(shù)的應(yīng)用，氣體壓縮過程中可以對壓縮機(jī)的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，氣量和容量比例的控制可以使其適應(yīng)更多的工況。作為一種卸載裝置，噴油壓縮機(jī)吸氣以及壓縮可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，改變工況的技術(shù)優(yōu)勢突出了靈活的技術(shù)特征可以適應(yīng)工況復(fù)雜的環(huán)境，可以使之適應(yīng)更多的領(lǐng)域。

二、噴油工藝螺桿壓縮機(jī)的應(yīng)用分析

1 煉油工藝中的應(yīng)用

煉油的工藝中，對氫氣壓縮是一個(gè)重要的氣體處理環(huán)節(jié)。噴油螺桿壓縮機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在這個(gè)工藝中。其壓力可以達(dá)到10MPa。如氫裂化工藝中，往復(fù)壓縮機(jī)往往用于制氫過程，而離心壓縮機(jī)則用于循環(huán)壓縮。在一些小于10MPa的工況下，噴油螺桿壓縮機(jī)有較好的適應(yīng)性。因?yàn)闈櫥偷姆忾]作用，噴油螺桿壓縮機(jī)可以高效的壓縮低分子量的輕質(zhì)氣體。因煉油工藝中的氫氣壓縮流程可以體現(xiàn)其優(yōu)勢。在加氫處理、汽油柴油脫硫、連續(xù)催化重整等工藝中得到應(yīng)用效果較好。噴油工藝螺桿壓縮機(jī)在上述工況下完全可以發(fā)揮其可靠性和低維護(hù)、壽命長等優(yōu)勢，在這些工藝環(huán)節(jié)中起到很好地工藝性能。

2石油化工領(lǐng)域

石油化工中聚乙烯和聚丙烯是兩種最為基礎(chǔ)的原料，二者都是乙烯的衍生物，另外也有一些石油化工裝置成產(chǎn)苯丙烷、直鏈烷基苯、丁二烯、氯乙烯等等化工原料。這些制造工藝中都需要對氣體進(jìn)行壓縮與傳輸。其中聚乙烯和聚丙烯的生產(chǎn)工藝中，在生氣的壓縮也將噴油螺桿壓縮機(jī)作為主要的傳輸和增壓裝置。

3輸氣工程

噴油螺桿壓縮機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到氣體開采和傳輸中。因?yàn)樵谔烊粴夤艿涝鰤汉蜌怏w回收中壓力需要達(dá)到4-9MPa。而噴油螺桿壓縮機(jī)安裝體積小，且結(jié)構(gòu)緊湊，可以實(shí)現(xiàn)箱式結(jié)構(gòu)，安裝費(fèi)用不高且低維護(hù)率可以使之長期工作，維修成本較低。利用燃?xì)廨啓C(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式也容易實(shí)現(xiàn)。尤其是在工作中采用滑閥調(diào)節(jié)可以適應(yīng)工況改變帶來的影響，節(jié)能效果優(yōu)良，因此適應(yīng)開采氣體的流量和組份波動(dòng)，所以被應(yīng)用到氣體開采和集輸過程中。另外，因?yàn)閷?fù)雜氣體的處理優(yōu)勢，噴油螺桿壓縮機(jī)還被用于鋼鐵行業(yè)的焦?fàn)t煤氣的壓縮，抗腐蝕性效果突出。

結(jié)語

噴油工藝螺桿壓縮機(jī)是一種新型的壓縮機(jī)，其主要的工作原理就是利用潤滑油實(shí)現(xiàn)對缸體的密封，并利用直接傳動(dòng)的模式完成動(dòng)力傳遞。這樣的基本原理使之排氣溫度低、效率高、可靠性高、適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢。這些優(yōu)勢使之可以適應(yīng)各種工況下的氣體傳輸。在實(shí)際的應(yīng)用中如果可以合理設(shè)計(jì)，解決潤滑油與介質(zhì)之間的氣溶性關(guān)系，換油周期以及過濾精度等問題，就可拓展噴油工藝螺桿壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍。隨著該技術(shù)的不斷應(yīng)用，并提高其排氣壓力和壓比等，其可以適應(yīng)煉油、石化、氣體分離、電力、環(huán)保等領(lǐng)域，并起到更好的應(yīng)用效果。

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