往復(fù)活塞式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)探究

袁永勝

（江西氣體壓縮機(jī)有限公司，贛州 341000）

往復(fù)活塞式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)探究

袁永勝

（江西氣體壓縮機(jī)有限公司，贛州 341000）

本文介紹了往復(fù)活塞式壓縮機(jī)功率的計算方式，對往復(fù)活塞式壓縮機(jī)節(jié)能降耗中需要重點考慮的氣體性質(zhì)和工作參數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)合往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的功率公式和實際運作狀況，提出切實有效的降低能耗、提升工作效率的措施。對提高往復(fù)活塞式壓縮機(jī)運作的經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)國家環(huán)境都有著積極的意義。

往復(fù)活塞式 壓縮機(jī) 節(jié)能降耗

引言

往復(fù)活塞式壓縮機(jī)主要應(yīng)用于小氮肥制造行業(yè)，在制作氮肥中20%左右的能耗是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)運作造成的，因此降低往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗可有效降低小氮肥行業(yè)的成本，促進(jìn)其發(fā)展。本文圍繞往復(fù)活塞式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)為研究中心，在保障壓縮機(jī)安全、穩(wěn)定運作的前提下，提出了有效的降耗措施。

1 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)功率計算方式分析

往復(fù)活塞式壓縮機(jī)功率的計算公式如式（1），其中Li為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的總功率；PS為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)氣缸的吸氣壓力；Pd為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)氣缸的排氣壓力；Vh為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的氣缸行程的容積；λV為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)中的容積系數(shù)；ε為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)中壓力比的具體數(shù)值；k表示氣體的具體絕熱指數(shù)。

2 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)技能降耗的技術(shù)探究

2.1 氣體性質(zhì)的影響

往復(fù)活塞式壓縮機(jī)技能降耗技術(shù)的探究中，首先需充分考慮氣體性質(zhì)。在往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的具體活塞行程和氣缸大小都基本確定后，探究往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的氣體性質(zhì)可有效研究出降低往復(fù)活塞式壓縮機(jī)能耗的措施。氣體的絕熱系數(shù)是氣體性質(zhì)的主要表現(xiàn)，在往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的使用中，氣體的絕緣系數(shù)越高，能實現(xiàn)越高的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)減耗；同時，氣體的組成成分和各成分的比重也會對往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗產(chǎn)生很大的影響，如以天然氣為例，若天然氣的摩爾質(zhì)量增加，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗也會相應(yīng)的降低，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能降耗；最后，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)氣體本身的壓縮系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)也會在很大程度上對往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗造成很大影響[1]。

2.2 工作參數(shù)的影響

往復(fù)活塞式壓縮機(jī)工作參數(shù)對往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗影響可從往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的功率公式具體的分析。首先，要充分考慮往復(fù)活塞式壓縮機(jī)進(jìn)入氣體的溫度。一般情況往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的進(jìn)入與氣體溫度不能高于50℃，在這個前提下升高進(jìn)入氣體的溫度可有效降低往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗；其次，要充分考慮往復(fù)活塞式壓縮機(jī)排氣時的溫度，正常情況下，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)要擁有較高的工作效率，進(jìn)氣溫度應(yīng)該在50℃以下，在這個前提下逐漸提升排氣溫度，會使往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作效率也逐漸提升，進(jìn)而實現(xiàn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的節(jié)能降耗；對于往復(fù)活塞式壓縮機(jī)進(jìn)氣時的壓力也要充分的考慮，根據(jù)不同機(jī)型、不同用途切實考慮最佳的進(jìn)氣排氣壓力。壓縮機(jī)設(shè)計時壓力比的分配是事先設(shè)定的，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行后期設(shè)計計算。使用時如果進(jìn)口或出口壓力有所變化，則會導(dǎo)致總壓縮比變化，其原設(shè)計各級壓縮比也產(chǎn)生變化。使用時可通過級間余隙的調(diào)整或回路調(diào)整對壓縮比進(jìn)行調(diào)整，但要注意對工藝參數(shù)、部件強度和動平衡性能的影響。在對往復(fù)活塞式壓縮機(jī)進(jìn)行節(jié)能降耗的措施研究中需對以上各參數(shù)予以充分考慮，綜合采取最優(yōu)化的工作參數(shù)，實現(xiàn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)有效的節(jié)能降耗[2]。

3 具體的復(fù)活塞式壓縮機(jī)技能降耗措施

3.1 取消注油器，采用無潤滑油填料進(jìn)行密封

對復(fù)活塞式壓縮機(jī)進(jìn)行填料密封的元件注油器屬于往復(fù)活塞式壓縮機(jī)中極易損壞的元件之一。元件注油器密封處理的效果及其使用壽命嚴(yán)重影響著往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的運行經(jīng)濟(jì)效益和運行安全、穩(wěn)定。取消現(xiàn)有的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)注油器的使用，而使用無潤滑油的填料進(jìn)行密封可有效地提升往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。例如，L3.3型的標(biāo)準(zhǔn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)以12個注油點計算，根據(jù)統(tǒng)計采用無潤滑油填料密封的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)運行一年至少可節(jié)約用油1250kg，同時還節(jié)約了注油器的采購費用。采用無潤滑油填料進(jìn)行密封具備以下具體的特點：①無潤滑油填料密封材料在往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的使用中，會使往復(fù)活塞式壓縮機(jī)內(nèi)的氣體不帶油，實現(xiàn)級間冷卻器無堵塞，進(jìn)而降低往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的阻力損失，實現(xiàn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的節(jié)能降耗；②采用無潤滑油填料密封，可使往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的二級氣體溫度不經(jīng)過降溫措施直接進(jìn)入變化系統(tǒng)，減少往復(fù)活塞式壓縮機(jī)運行的冷卻水和熱量的使用，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能降耗的目的；③采用無潤滑填料密封，可使往復(fù)活塞式壓縮機(jī)運行的合成、變換媒介不受油污的污染，提高其使用壽命，進(jìn)而減少這方面的資金投入，實現(xiàn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)運行的消耗降低；④有效減少對往復(fù)活塞式壓縮機(jī)設(shè)備及損耗，進(jìn)而減少往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的維修次數(shù)，更具相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，一年大約可以節(jié)省10萬元左右的維修經(jīng)費[3]。

3.2 減少回路氣量

減少往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的回路氣量也是實現(xiàn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)節(jié)能降耗的有效措施之一。在往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的生產(chǎn)運行中常常會因為工藝技術(shù)的暫時改變或運行事故，使往復(fù)活塞式壓縮機(jī)發(fā)生閉路循環(huán)或產(chǎn)量減少，這導(dǎo)致大量往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗浪費。以常規(guī)的L型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)為例，較高的臺時產(chǎn)量可達(dá)到0.8t，較低時只有0.5t，除機(jī)器本身的質(zhì)量問題外，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的回路控制閥的頻繁使用也是一個很大的原因，回路氣量過大致使往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的產(chǎn)量降低，因此減少、降低往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的回路氣量時有效實現(xiàn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)節(jié)能降耗的措施之一[4]。

3.3 適當(dāng)提升一級進(jìn)氣壓力

往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的排氣量影響著往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作效率，而其一級進(jìn)氣壓力又影響著往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的排氣量，經(jīng)過諸多的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)實踐證明，適當(dāng)?shù)靥岣咭患夁M(jìn)氣壓力可有效提升往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作效率。在往復(fù)活塞式壓縮機(jī)中壓縮氣體的功耗會隨著一級進(jìn)氣壓力的增加而降低，然而如果一級進(jìn)氣壓力過高，會導(dǎo)致活塞力大大增加，軸功率也大大增加會導(dǎo)致電機(jī)的儲備容量降低，如果在此狀態(tài)下往復(fù)活塞式壓縮機(jī)長期運作，可能導(dǎo)致電機(jī)的燒損。另一方面如果往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的一級進(jìn)氣壓力過高，超過了往復(fù)活塞式壓縮機(jī)內(nèi)活塞的密封能力，會導(dǎo)致往復(fù)活塞式壓縮機(jī)發(fā)生較大的內(nèi)漏，進(jìn)而減少往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的排氣量。因此在提高往復(fù)活塞式壓縮機(jī)一級進(jìn)氣壓力時需要綜合考慮，合理適當(dāng)提升一級進(jìn)氣壓力，保障往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的良好運作狀況，又減少往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗[5]。

3.4 減少壓縮機(jī)各級之間的壓力降

往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的各級之間存在著一定的降壓現(xiàn)象，降壓現(xiàn)象會增加往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗，因此減少往復(fù)活塞式壓縮機(jī)各級之間的壓力降可有效提升往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作效率，實現(xiàn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的節(jié)能降耗。在往復(fù)活塞式壓縮機(jī)中，由于油分離器、各類控制閥、和工藝配管間會形成的系統(tǒng)封閉，造成往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的降壓現(xiàn)象，因此需要從這些設(shè)備間入手，采取有效的措施，控制降壓現(xiàn)象，提高往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作效率[6]。

3.5 對往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的最終壓力進(jìn)行嚴(yán)格的控制

根據(jù)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的功率公式可知，最終壓力的增加直接導(dǎo)致耗電量的增加。詳細(xì)計算表明，如果最終壓力提升1kg/cm2，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗會增加0.6%。如在目前國內(nèi)氮肥生產(chǎn)行業(yè)普遍使用的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的最后總壓力多采用150、200、320、600kg/cm2，另如在國內(nèi)合成橡膠生產(chǎn)行業(yè)中使用的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的最后總壓力多采用16、20kg/cm2。具體在實際生產(chǎn)可通過降低系統(tǒng)和管路的阻力實現(xiàn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)最終壓力的降低，控制在合理的范圍內(nèi)，在保障往復(fù)活塞式壓縮機(jī)正常運行的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗降低[7]。

4 結(jié)語

往復(fù)活塞式壓縮機(jī)成功的節(jié)能降耗可有效幫助小氮肥行業(yè)降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時對國家的環(huán)境改善也有較大作用。在探究往復(fù)活塞式壓縮機(jī)節(jié)能降耗的有效措施時需要結(jié)合往復(fù)活塞式壓縮機(jī)功率的計算公式進(jìn)行，同時注重氣體性質(zhì)和工作參數(shù)對往復(fù)活塞式壓縮機(jī)運作的影響。經(jīng)分析，取消注油器、采用無潤滑油填料進(jìn)行密封、減少回路氣量、適當(dāng)提升一級進(jìn)氣壓力、對壓縮機(jī)各級之間的壓力降進(jìn)行減少和對往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的最終壓力進(jìn)行嚴(yán)格的控制等措施，可有效降低往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能耗，值得在實際應(yīng)用中推廣。

[1]鄒正文,劉建平,周耀密，等.4M12活塞式氧壓機(jī)吸氣溫度和級間冷卻對排氣量和功耗影響的試驗研究[A]//第九屆全國高等學(xué)校過程裝備與控制工程專業(yè)教學(xué)改革與學(xué)科建設(shè)成果校際交流會論文集[C].2004.

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Research on Energy Saving Technology of Reciprocating Piston Compressor

YUAN Yongsheng
(Jiangxi Gas Compressor Co., Ltd, Ganzhou 341000)

This paper introduces the way to calculate the reciprocating piston compressor power, analyses the gas properties and working parameters of reciprocating compressor energy saving in the key consideration. According to the power formula of reciprocating piston compressor and the actual operation condition, put forward practical and effective to reduce energy consumption, improve work efficiency measures. It has a positive significance to improve the economic benefit of the operation of reciprocating piston compressor and protect the environment.

reciprocating piston, compressor, energy saving and consumption reduction