往復(fù)式壓縮機(jī)流量調(diào)節(jié)方式初探

韋丹賀　高祺　郭宏鵬

[摘 要]伴隨現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中各種生產(chǎn)裝置體積的增加，使得其對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)工作過程中的功率和排氣量等方面的要求也不斷的提升，如果相關(guān)人員不能夠選擇合理的流量調(diào)節(jié)方式，就極容易導(dǎo)出現(xiàn)生產(chǎn)資源浪費(fèi)。在正常操作情況下，壓縮機(jī)出口的流量基本是保持不變的，但隨著生產(chǎn)工藝的變化，其耗氣量會(huì)隨之發(fā)生改變，所以，要想保證正常生產(chǎn)行為不受影響，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)流量十分重要。對(duì)此，本文以往復(fù)式壓縮機(jī)為研究點(diǎn)，對(duì)調(diào)節(jié)其流量的方式進(jìn)行研究。

[關(guān)鍵詞] 往復(fù)式壓縮機(jī)；流量調(diào)節(jié)；方式；探究

中圖分類號(hào)：TE974 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）14-0221-01

引言：在工業(yè)生產(chǎn)各項(xiàng)裝置不斷運(yùn)行的過程中，為了能夠使得其中的氣體可以獲得一定的工作壓力，工作人員一般都會(huì)選擇使用往復(fù)式的壓縮機(jī)來(lái)為各項(xiàng)裝置提供壓力。從性質(zhì)上來(lái)看，這種壓縮機(jī)屬于一種通用式的容積壓縮機(jī)，其自身帶有氣流相對(duì)比較穩(wěn)定、排氣壓力較高的特點(diǎn)，所以，被廣泛的應(yīng)用到了石油化工行業(yè)之中。但由于在實(shí)際工作過程中該壓縮機(jī)需要隨著實(shí)際生產(chǎn)情況的變化不斷的變換操作，調(diào)節(jié)其流量。因此，要想保證其工作效率和質(zhì)量，選擇適合的流量調(diào)節(jié)方式十分重要。

1 壓縮機(jī)排氣量

所謂排氣量，其指的是往復(fù)式的壓縮機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)其自身排氣端排出的總的氣體體積。一般情況下，該氣體體積會(huì)被換算成為壓縮機(jī)自身入口條件下相應(yīng)的數(shù)值。在煉油化工工業(yè)中，其生產(chǎn)裝置中使用的往復(fù)式壓縮機(jī)自身帶有的氣缸大多數(shù)都是雙作用式的。與此同時(shí)，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的過程中，壓縮機(jī)由于受到氣體泄露、余隙容積以及入口壓力損失等方面因素的影響，使得壓縮機(jī)實(shí)際的排氣量會(huì)在比理論排氣量低。因此，要想改變以往壓縮機(jī)的實(shí)際的排氣量，就需要通過改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度或者是改變壓縮機(jī)活塞設(shè)備有效的工作行程等方式來(lái)改變壓縮機(jī)自身的有效容積；并且，工作人員還可以通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的旁路回流和間歇操作等來(lái)調(diào)節(jié)其流量。

2 壓縮機(jī)流量調(diào)節(jié)具體措施

2.1間歇式操作調(diào)節(jié)

此種調(diào)節(jié)壓縮機(jī)流量的方式目前主要被應(yīng)用在一些功率較小，或者是多臺(tái)壓縮機(jī)處于并聯(lián)關(guān)系的工作狀態(tài)中。當(dāng)壓縮機(jī)自身功率相對(duì)比較小，且下游部分配置了相對(duì)較大的儲(chǔ)氣罐時(shí)，就可以使用間歇式的調(diào)節(jié)方式。這種方式的優(yōu)勢(shì)在于，其不需要在主機(jī)上增加任何類型的輔助設(shè)備；但由于啟動(dòng)和停止的頻率相對(duì)較為頻繁會(huì)減少壓縮機(jī)實(shí)際的使用壽命、加大填料和軸承等相關(guān)了零部件磨損的程度，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致軸承被燒毀。因此，在使用此種調(diào)節(jié)方式時(shí)，相關(guān)人員需要對(duì)控制壓縮機(jī)的間歇頻率，設(shè)計(jì)出容量相對(duì)較大的儲(chǔ)氣罐，并配置性能相對(duì)比較良好的啟動(dòng)卸荷裝置，減少啟動(dòng)沖擊[1]。此外，因?yàn)殚g歇操作自身帶有的弊端，所以除非壓縮機(jī)是處于多臺(tái)并聯(lián)的方式，通常情況下不建議使用。

2.2變轉(zhuǎn)速式調(diào)節(jié)

該調(diào)節(jié)方式主要是通過改變壓縮機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)其內(nèi)部活塞壓縮氣體的頻率和次數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)流量的。同其他流量調(diào)節(jié)方式相比，其調(diào)節(jié)過程的連續(xù)性，且在多級(jí)壓縮的過程中各級(jí)別壓力的實(shí)際分配比不會(huì)受到影響，不需要針對(duì)壓縮級(jí)別的不同設(shè)置調(diào)節(jié)壓力分配比的裝置或者是機(jī)構(gòu)。與此同時(shí)，其自身具有的優(yōu)勢(shì)是：第一，在降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)，流經(jīng)該壓縮機(jī)氣體的流動(dòng)速度也會(huì)隨之降低，這使得氣體在管路和氣閥中的壓力損失也會(huì)因此降低；第二，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度降低時(shí)，氣體通過冷卻器的時(shí)間隨之增加，熱交換會(huì)更加的充分，能夠達(dá)到更好地冷卻效果；第三，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度同機(jī)械設(shè)備的摩擦功率屬于正比例的關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度變緩時(shí)，摩擦功率也會(huì)隨之降低[2]。一般情況下，變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)主要應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)或者是汽輪機(jī)的壓縮機(jī)設(shè)備上，如果壓縮機(jī)屬于電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，在采用此種調(diào)節(jié)方式時(shí)需要與變頻電機(jī)或者是變頻器配合使用。此外，因?yàn)楦邏汉痛蠊β实淖冾l器價(jià)格和維護(hù)保養(yǎng)的頻率相對(duì)較高，所以，此種調(diào)節(jié)方式一般不會(huì)被應(yīng)用到大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)上。

2.3旁路式調(diào)節(jié)操作

所謂的旁路調(diào)節(jié)其就是通過將壓縮機(jī)出口排除的部分氣體直接放空或者是返回到入口點(diǎn)的方式來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的流量。因?yàn)閴嚎s機(jī)已經(jīng)完成了對(duì)壓縮氣體的工作，所以這種調(diào)節(jié)方式消耗的功率較大、經(jīng)濟(jì)性比較差，但同其他調(diào)節(jié)方式相比，其自身穩(wěn)定性較高，操作方式比較簡(jiǎn)單[3]。此種調(diào)節(jié)操作方式主要分為三種形式：

第一，直接放空，這種方法就是在壓縮機(jī)的出口加設(shè)一個(gè)放空管，將壓縮機(jī)中部分的氣體直接排放到大氣之中，通過控制放空管放氣量的形式來(lái)調(diào)節(jié)生產(chǎn)裝置中氣體的流量。一般情況下，放空管應(yīng)該被放置在壓縮機(jī)各級(jí)出口的冷卻器前，以便能夠減少冷卻器的耗能量。這種直接放空的形式不僅可以達(dá)到連續(xù)且自動(dòng)控制壓縮機(jī)流量的目的，還能夠在開機(jī)或者是發(fā)生工業(yè)事故的情況下快速的卸下荷載。

第二，入口和出口處連通旁路，這種方式是用旁路將壓縮機(jī)的首級(jí)入口與末級(jí)出口連接起來(lái)，使其能夠變成一個(gè)通路的方式來(lái)達(dá)到流量調(diào)節(jié)的目的。此種方式不僅可以保證壓縮機(jī)各級(jí)都能夠在工作情況不變的情況下完成工作，還可以借助控制旁路閥開度的方式對(duì)流量進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。

第三，多級(jí)返回旁路，這種調(diào)節(jié)方式主要在一些體型較大且?guī)в卸嗉?jí)壓縮的往復(fù)式壓縮機(jī)中使用，經(jīng)常使用這種調(diào)節(jié)方式，不僅調(diào)節(jié)壓縮機(jī)中各級(jí)壓力的分配比例，還能夠達(dá)到在壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)卸荷的目的。

2.4頂開吸氣閥調(diào)節(jié)方式

該方式的調(diào)節(jié)原理為：當(dāng)氣體被吸入到壓縮機(jī)的氣缸之后，氣缸內(nèi)的活塞在進(jìn)行壓縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體就能通過氣閥頂開壓縮機(jī)的內(nèi)部機(jī)構(gòu)，使得其可以一直保持在打開的工作狀態(tài)，從而將氣缸中吸入的部分或者是全部的氣體通過吸氣閥排出去，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目標(biāo)。與此同時(shí)，按照吸氣閥被頂開過程花費(fèi)時(shí)間的長(zhǎng)短可以將頂開吸氣閥這種調(diào)節(jié)方式分為：全行程和部分行程兩種。其中，前者在活塞運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，其吸氣閥一直處于完全開啟的狀態(tài)，氣體可以通過吸氣閥自由的吸入或者是被排出，屬于分級(jí)調(diào)節(jié)法；后者調(diào)節(jié)流量的基本原理與前者相同，但由于其是通過控制壓縮機(jī)運(yùn)行過程中吸氣閥關(guān)閉的時(shí)間來(lái)控制總的返回氣量，以此來(lái)達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)流量的方式，所以，后者屬于無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)[4]。雖然從理論上來(lái)看，由于氣體沒有被壓縮，所以這種調(diào)節(jié)方法在工作過程中不會(huì)產(chǎn)生功率消耗，但氣體在進(jìn)出氣閥的過程中會(huì)產(chǎn)生摩擦，所以頂開吸氣閥的調(diào)節(jié)方式也會(huì)產(chǎn)生功耗，只是同其他方式相比較少。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，就往復(fù)式壓縮機(jī)本身來(lái)看，其在工作過程中消耗的軸功率同流量是處于正比狀態(tài)的，所以，在工作過程中需要使用能夠適應(yīng)多種工作情況操作狀態(tài)的大型或者是中型的壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)的流量調(diào)節(jié)方式不僅具有極高的經(jīng)濟(jì)型，還可以當(dāng)作卸荷空載啟動(dòng)使用。與此同時(shí)，隨著該類型壓縮機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和地位的提升，對(duì)其流量的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行研究，以便可以根據(jù)工作情況的不同選擇適合的調(diào)節(jié)方法，對(duì)于推動(dòng)工業(yè)發(fā)展具有十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 李金波.往復(fù)式壓縮機(jī)的流量調(diào)節(jié)方式探討[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2013，01（01）：45-46+50+1.

[2] 潘巖，呂晨昊，祁輝.往復(fù)式壓縮機(jī)3種氣量調(diào)節(jié)方式的比較[J].聚氯乙烯，2014，05（05）：33-38.

[3] 曹繼來(lái).往復(fù)式壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能研究[D].浙江大學(xué)，2014.

[4] 潘軍賢.淺析往復(fù)式壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)方式[J].石化技術(shù)，2015，01（01）：34.