壓縮機(jī)吸氣閥工作狀態(tài)改造

徐云朋 翟德明

摘要：通過(guò)增加壓叉裝置，對(duì)活塞式煤氣壓縮機(jī)吸氣閥的結(jié)構(gòu)功能改造，改變了壓縮機(jī)的運(yùn)行工況，滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)煤氣量的變化需求，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)；活塞式壓縮機(jī)；節(jié)能；吸氣閥

引言

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，節(jié)能降耗已是企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段之一。對(duì)煤氣壓縮機(jī)吸氣閥結(jié)構(gòu)功能改造，可以保證壓縮機(jī)4種不同的運(yùn)行方式。選擇與用戶(hù)需求相匹配的運(yùn)行方式，減小壓縮機(jī)做不必要的功，最終達(dá)到節(jié)約電能的目的。

1.項(xiàng)目改造背景

我公司有4臺(tái)一級(jí)雙缸對(duì)稱(chēng)平衡型往復(fù)活塞式煤氣壓縮機(jī)，氣缸采用上進(jìn)、下出。其用途是完成對(duì)外用戶(hù)單位的煤氣輸送功能。設(shè)備的見(jiàn)設(shè)備主要性能表1

在實(shí)際生產(chǎn)中，用戶(hù)單位對(duì)煤氣的需求量變化不定，在很多時(shí)間，用戶(hù)的需求量與壓縮機(jī)的額定排氣量存在不匹配問(wèn)題。為了同時(shí)保證煤氣的輸送量和輸送壓力，符合用戶(hù)需求，在壓縮機(jī)的日常操作中，通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)門(mén)的方式進(jìn)行控制，即將多余的煤氣由出口的循環(huán)管線(xiàn)返回到壓縮機(jī)的入口處。根據(jù)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作原理可知，這樣操作，壓縮機(jī)其實(shí)是一直在滿(mǎn)負(fù)荷做功。必然存在多做無(wú)用功，浪費(fèi)電能的問(wèn)題。

2.節(jié)能原理

往復(fù)活塞式煤氣壓縮機(jī)工作原理是電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與曲軸相連，曲軸帶動(dòng)連桿，連桿帶動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊倪\(yùn)動(dòng)使氣缸容積發(fā)生變化。以左氣缸的一側(cè)氣閥工作狀態(tài)為例，當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸容積增大，吸氣閥打開(kāi)，排氣閥關(guān)閉，煤氣被吸進(jìn)；當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸氣閥關(guān)閉，排氣閥打開(kāi)，煤氣被排出。由能量守恒原理可知，壓縮機(jī)的做功與吸排氣量成正比例關(guān)系。以往通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)門(mén)的方式控制并不能降低壓縮機(jī)的工作負(fù)荷。所以，只有改變壓縮機(jī)的吸排氣量，壓縮機(jī)的做功就會(huì)減小，從而電動(dòng)機(jī)的功率就會(huì)下降，這樣就達(dá)到了節(jié)約電能的目的，同時(shí)又可以滿(mǎn)足用戶(hù)單位在不同時(shí)期對(duì)煤氣需求量變化的問(wèn)題。

3.改造方案及原理

方案的思路是，通過(guò)一定的方法實(shí)現(xiàn)在壓縮機(jī)工作過(guò)程中，可以控制進(jìn)氣閥的工作狀態(tài)，使吸氣量可調(diào)。吸氣量的變化必然會(huì)引起排氣量的變化，正比例變化。

根據(jù)吸、排氣閥工作時(shí)，閥片的受力原理可知，閥片是在兩邊的作用力壓差下啟閉的。在正常情況下，壓縮機(jī)吸氣過(guò)程時(shí)吸氣閥閥片受力為，缸內(nèi)的壓力+彈簧力≤進(jìn)氣管內(nèi)的壓力，閥片壓死。排氣過(guò)程時(shí)吸氣閥閥片受力為，缸內(nèi)的壓力+彈簧力≥進(jìn)氣管內(nèi)的壓力，閥片頂開(kāi)。通過(guò)在閥片上增加外力的方法，即選定0.5MPa壓力的氮?dú)庾鳛闅庠?。無(wú)論是在吸氣過(guò)程還是在排氣過(guò)程，吸氣閥閥片一直處于頂開(kāi)的狀態(tài)，外力+缸內(nèi)的壓力+彈簧力≥進(jìn)氣管內(nèi)的壓力。

煤氣是易燃易爆氣體，為避免發(fā)生事故，用氮?dú)庾鳛闅庠矗ㄟ^(guò)壓叉裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)吸氣閥閥片頂開(kāi)。壓縮機(jī)機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)有氮?dú)庖龉芫€(xiàn)，需要增加一臺(tái)2m?的氮?dú)夥€(wěn)壓罐，與每個(gè)吸氣閥壓叉裝置采用φ6mm的卡套接頭連接。為實(shí)現(xiàn)25%、50%、75%、100%四種不同排氣量控制，且要保證在壓縮機(jī)工作時(shí)，曲軸的受力均衡，18組吸氣閥要進(jìn)行分組控制。

4臺(tái)壓縮機(jī)是相同規(guī)格的，對(duì)其中一臺(tái)進(jìn)行改造，就可以有很多種排氣量選擇，見(jiàn)排氣量組合表2。

4.節(jié)能計(jì)算

以2013年的設(shè)備運(yùn)行為例，進(jìn)行節(jié)約電能計(jì)算。2013年節(jié)能改造的設(shè)備共計(jì)運(yùn)行4850小時(shí)，其中100%負(fù)荷運(yùn)行1050小時(shí)，75%負(fù)荷運(yùn)行1250小時(shí)，50%負(fù)荷運(yùn)行1800小時(shí)，25%負(fù)荷運(yùn)行750小時(shí)。在輸送相同的煤氣量時(shí)，改造前通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)門(mén)的方式進(jìn)行控制和改造后通過(guò)調(diào)節(jié)吸氣閥運(yùn)行狀態(tài)的方式進(jìn)行控制時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流（均值）對(duì)比情況見(jiàn)表3。

5.結(jié)論

調(diào)節(jié)壓縮機(jī)排氣量時(shí)，用一定的氮?dú)鈮毫斪∥鼩忾y閥片方式，使用簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行安全可靠，完全可以滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。經(jīng)過(guò)一年多的使用，節(jié)能效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]林梅.壓縮機(jī)環(huán)狀閥原理[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社，1982.