余隙調節(jié)系統(tǒng)在往復壓縮機上的應用

鞠建民，劉軍峰

（山東石大科技石化有限公司，山東日照276807）

余隙調節(jié)系統(tǒng)在往復壓縮機上的應用

鞠建民，劉軍峰

（山東石大科技石化有限公司，山東日照276807）

闡述了壓縮機余隙無級調節(jié)系統(tǒng)的結構組成、工作原理及裝置應用后節(jié)能效果。

往復壓縮機；余隙容積；節(jié)能

1 引言

C1102B壓縮機是山東石大科技石化有限公司柴油加氫裝置關鍵設備之一，主要作用是向加氫反應系統(tǒng)補償新氫。該機組型號為CW-15/（24-98）-X，流量15 m3/min，出口壓力9.8 MPa。自裝置建成投產以來，裝置處理量一直較低，維持在設計負荷的50%～60%，為滿足該機組運行條件，只能靠出入口回流閥開度進行流量控制操作，這種流量調節(jié)方法使得部分氣體反復壓縮做功，造成了能源的巨大浪費。為了降低壓縮機在低處理量下能耗高的問題，我們采用了最新電液控制技術和壓縮機余隙無級調節(jié)執(zhí)行機構技術，徹底消除了往復機無用功損失的問題，提高了能源利用率。

2 余隙容積改變與循環(huán)指示功關系分析

2.1 余隙容積改變前做功過程分析

由圖1分析可知，壓縮機氣缸側主要循環(huán)指示功過程是：當活塞移動至最左端時，因余隙容積Vc的存在，少部分高壓氣體會壓縮存留在氣缸內；當活塞向右開始移動時，存留在氣缸中的高壓氣體因氣缸容積變大而開始膨脹，同時，壓縮機進排氣閥均處于關閉狀態(tài)，如圖1中3-4曲線；當活塞繼續(xù)向右移動時，此時壓縮機入口壓力大于氣缸內氣體壓力，進氣閥在其內外壓差的作用下打開，使得入口管道內的氣體進入氣缸；當活塞移動到氣缸的最右端時，如圖1中4-1所示，氣缸容積達到最大并完成進氣過程，此時，進氣閥內外壓力平衡，在氣閥彈簧力的作用下氣閥關閉；之后活塞開始向左運動并壓縮缸內氣體，如圖1中1-2曲線，到達曲線終點時氣體壓力達到最大值，完成壓縮過程。缸內壓力大于排氣閥外側壓力，在壓差的作用下排氣閥打開開始排氣，如圖1中2-3過程，活塞繼續(xù)向左移動至點3處，排氣過程結束。線段3-4、4-1、1-2、2-3所圍成的面積3-4-1-2-3即表示壓縮機一個循環(huán)過程所消耗的功。

往復壓縮機為防止氣缸內帶液發(fā)生撞缸事故，都會設計有一定的余隙容積Vc，余隙容積是指往復壓縮機壓縮終端時留下的容積，當膨脹過程時，殘留在余隙中的氣體膨脹至進口壓力，V4為殘留氣體膨脹至入口壓力的容積。

2.2 余隙容積改變后做功過程分析

當余隙容積Vc增大到Vc′時，在壓縮至同樣壓力情況下，膨脹過程中殘留在余隙的氣體膨脹至進口壓力的體積由V4增大至V4′時。之后，由4′-1完成吸氣過程，1-2'完成壓縮過程，2′-3完成排氣過程，氣體達到額定排氣壓力后從排氣閥排出。由于余隙殘留氣體膨脹體積由V4增大至V4′，壓縮后排出氣體的容積流量變小，實現了流量調節(jié)。線段3-4′、4′-1、1-2′、2′-3所圍成的面積3-4′-1-2′-3即表示壓縮機余隙容積變大后一個循環(huán)過程所消耗的功。

由圖2可知，通過余隙容積變化同樣可以實現氣體流量的調節(jié)，隨著余隙容積的變大、氣體容積流量變小，同時壓縮機指示功也隨之變小。

3 氣量余隙調節(jié)執(zhí)行機構的原理結構

3.1 氣量余隙調節(jié)執(zhí)行機構的原理結構

氣量余隙調節(jié)執(zhí)行機構是根據通過余隙變化實現氣體流量調節(jié)的原理將原來的固定余隙容積改造為可變余隙容積。在原氣缸外側安裝一個可調余隙缸，兩缸之間相通連接，在活塞運行過程中，氣缸內的氣體可以無阻力進出余隙缸。

在對氣量余隙調節(jié)機構進行調節(jié)時，手動給定參數的電信號通過電液伺服閥轉換為液壓信號，以推動液壓缸活塞運動，從而實現余隙容積變化的伺服控制。當需要減少排氣量時，通過電液控制系統(tǒng)控制余隙活塞移動至比例對應位置，此時，氣缸余隙容積增大至Vc′，進氣量由全原來的Vs-V4減少到Vs-V4′。實現了進氣量的減少，壓縮循環(huán)過程做功由面積3-4-1-2-3減少至3-4′-1-2′-3，降低了壓縮機指示功的損耗。

3.2 氣量余隙調節(jié)執(zhí)行機構的特點

氣體流量調節(jié)精度高：由于氣量余隙調節(jié)執(zhí)行機構調節(jié)方法是通過改變余隙活塞的位移來實現的，因此，這種氣量調節(jié)的精度非常高，可以達到2‰。

壓縮無功損失大大降低：因為壓縮機指示功是隨著氣缸余隙容積的變化成反比關系，也就是說，壓縮機的壓縮指示功與氣體的容積流量接近正比關系。同時，隨著進入氣閥氣體流量的減少，氣閥閥片阻力損失也隨之降低。

壓縮機運行條件大大改善：隨著壓縮功的降低，壓縮機曲軸、連桿機構等零部件的受力也將大大降低，噪聲也會隨之降低；設備運行更加穩(wěn)定可靠。

4 余隙自動無級氣量調節(jié)機構安裝改造

拆除原壓縮機缸蓋及大蓋螺栓；在原缸蓋處安裝復合油缸。保證密封墊片或密封圈的完好，并徹底清除掉壓縮機氣缸壁上的結焦物等；同時注意“對稱把緊復合油缸與氣缸間聯接的拉桿”。將原來缸蓋上、下冷卻水管線連接到復合油缸的上、下冷卻水管線接口。

由于液壓系統(tǒng)對液壓油的清潔度要求較高，在液壓系統(tǒng)管路安裝前一定要對油管路進行酸洗、中和并循環(huán)清洗處理。

5 結語

目前，改造后的新氫壓縮機已應用于工業(yè)生產中，運行中的壓縮機一返一和二返二調節(jié)閥能夠全部關閉，完全實現了余隙調節(jié)流量功能。壓縮機負荷70%運行，測定電機電流為改造前的75%，按電價0.6元計算，年節(jié)省費用約168萬元。

壓縮機降低負荷的同時，減少了介質通過管線的流量，改善了管線的振動；降低了介質的凝液，避免了凝液帶入氣缸。同時級間水冷器的負荷減小，節(jié)約了循環(huán)水，降低了排氣閥的排氣溫度。

[1] 朱赫禮，等.可變余隙容積調節(jié)在往復式壓縮機上的應用[J].齊魯石油化工，2013，（3）：236-239.

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[4] 周蘭生，等.可調余隙調節(jié)氣量在往復式壓縮機上的應用及節(jié)能效果 [J].蘭州石化職業(yè)技術學院學報，2014，（2）：23-25

Application of Clearance Adjusting System in Reciprocating Compressor

JU Jian-min,LIU Jun-feng
（Shandong Shtar Science&Technology Group,Rizhao 276807,China）

This paper introduces the structure and working principle of the compressor clearance stepless adjusting system,and its energy saving effects after applied in installation and the energy saving effects of the clearance stepless adjusting mechanism on compressor.

reciprocating compressor;clearance volume;energy saving

TH457

B

1006-2971（2015）06-0049-03

鞠建民（1973-），男，1994年畢業(yè)于中國石油大學，本科，學士學位，工程師，主要從事石油化工生產管理工作。E-mail：liuliuai@163.com

2015-06-04