往復(fù)活塞式氨壓機超負荷原因分析

張睿

（寧波中金石化有限公司，浙江 寧波 315204）

往復(fù)活塞式氨壓機超負荷原因分析

張睿

（寧波中金石化有限公司，浙江 寧波 315204）

氨氣壓縮機的穩(wěn)定運行是提高機器產(chǎn)能和效率的主要條件，從結(jié)構(gòu)方面來說，影響氨氣壓縮機運行的因素有很多，其中超負荷運動是影響其穩(wěn)定的重要原因。所以在實際運行過程中要找到壓縮機產(chǎn)生超負荷的主要原因，根據(jù)這些原因制定針對性的解決措施，以便能有效提高其運行效率和穩(wěn)定性。本文主要分析氨氣壓縮機C8701B超負荷原因。

氨氣；壓縮機C8701B；超負荷

寧波中金石化有限公司四聯(lián)合酸性水氣提裝置氨氣壓縮機C8701B，DW-11.9/（1.8-18）-X型，是固定水冷對稱平衡型二列二級無油潤滑往復(fù)活塞式壓縮機。壓縮介質(zhì)為氨氣，吸入容積流量標準狀態(tài)為2043.6 Nm3/h,吸氣壓力（MPa）：一級0.18，二級0.63~0.643;排氣壓力：一級0.643~0.657，二級1.8。吸氣溫度（℃）：一級-10~0，二級40；排氣溫度：一級≤80，≤125。軸功率：≤177.3 kW。轉(zhuǎn)速：423 r/min。

C8701B配套電機額定功率200 kW,額定電壓10 000 V，正常運行時電機定子溫度≤125℃，高報≥135℃。該電機絕緣等級為F級，最高允許工作溫度為155℃，性能參考溫度為120℃，同時考慮測量偏差、環(huán)境溫度和濕度等對電機運行溫度的影響，故將高報值設(shè)定為135℃。

1　氨壓機超負荷原因理論分析

由壓縮機的任意j級的指示功率對理想氣體的計算公式:

——名義壓力比，一般單級的壓力比=3-4；

n——膨脹指數(shù)，通常膨脹指數(shù)比壓縮指數(shù)要小，膨脹指數(shù)的大小，取決于氣體的質(zhì)量，以及膨脹過程中傳給氣體的熱量的多少，傳給的熱量多，膨脹指數(shù)小，膨脹過程趨于等溫過程；傳給的熱量少，膨脹指數(shù)大，膨脹過程趨于絕熱過程。

由上述兩式我們可以看出進、排氣壓力與功率成正比關(guān)系，進排氣壓力的上升都會使耗功增加。

根據(jù)PV=nRT，壓縮機入口溫度升高會使壓力體積乘積上升，使耗功上升，雖然氨氣非理想氣體，但其影響也是有的，較難估算。

2　氨壓機超負荷原因PI曲線表象分析

該機在正常運行過程中電機經(jīng)常出現(xiàn)超電流的情況，最高為21.89 A，額定電流21 A。同時電機定子溫度也在波動，于2015年11月7日13點35分達到峰值112.01℃，此時電流為21.89 A。通過與電氣專業(yè)的多次對比和溝通，發(fā)現(xiàn)當(dāng)定子溫度高于正常運行值時，通常是超電機額定電流的，因此可以判斷定子溫度過高是由于壓縮機本身超負荷運行引起。對于壓縮機的超負荷問題，主要從入口溫度、入口流量、一級吸氣壓力、二級排氣壓力、介質(zhì)成分幾個方面來考慮。

2.1入口溫度

氨壓機正常運行一級進氣溫度基本在15℃以上，最高達到30℃以上，遠未達到設(shè)計工況-10~0℃。從PI曲線（如圖1）上看與定子溫度并沒有太大聯(lián)系，但也畢竟不是正常工況。

圖1　 一級進氣溫度與定子溫度的關(guān)系

2.2入口流量

氨壓機的入口流量為PI中“氨精制”畫面的FI870602、FIQ870701、FIQ870703、FIQ870601之和，從圖2、圖3可以看出：在11-7 13:35時也就是定子溫度最高值時，幾個流量計之和確實為近段時間的峰值。

圖2　 流量與定子溫度的關(guān)系

圖3　 流量與定子溫度的關(guān)系

入口流量上升，而壓縮機的處理量取決于行程容積，氣體會在入口集聚，結(jié)果會使入口壓力上升，根據(jù)壓縮機的任意j級的指示功率對理想氣體的計算公式，可知壓縮機入口流量增加會導(dǎo)致耗功增加。

2.3進排氣壓力

從圖4、圖5可以看出，一級吸氣壓力和二級排氣壓力與定子溫度有比較明顯的關(guān)系，盡管二級排氣的壓力并沒有超設(shè)計壓力1.8 MPa。發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象后已及時與工藝溝通，降低進氣補充氨氣量使入口壓力適當(dāng)降低；氨壓機出口氨冷器發(fā)現(xiàn)冷卻效果并不理想，后路溫度降不下來，目前氨冷器和液氨罐V8715A等設(shè)備都已臨時采用拆除保溫水沖冷卻的方法冷卻，從曲線來看效果比較明顯。

圖4　 一級進排氣壓力與定子溫度的關(guān)系

圖5　 二級進排氣與定子溫度的關(guān)系

2.4介質(zhì)成分

根據(jù)PV=NRT，摩爾質(zhì)量不同，會造成P或T有一定的變化。氣體密度不同，相同體積的輸氣量，輸送密度較大的工作介質(zhì)耗功增加，從而使壓縮機超功率。在實際運行過程中，氨氣中有可能會竄入其他密度較大的介質(zhì)，由于我司化驗室能力有限，不能對工藝氣成分進行分析。因此介質(zhì)成分尤其是超負荷狀態(tài)下的介質(zhì)成分對壓縮機的影響程度還不能明確。

3　結(jié)語

通過以上敘述可以看出，對壓縮機超負荷的原因通過PI曲線的表象分析與之前的理論分析相吻合。由此可以得出結(jié)論：氨壓機過載問題主要與一級吸氣、二級排氣壓力有關(guān)，介質(zhì)成分和入口溫度的問題還有待觀察。兩級壓比方面，一級超壓比的情況較多，基本超0.1左右；二級的壓比大多在設(shè)計范圍內(nèi)。排氣溫度方面，一級排氣由于吸氣溫度高而長期處于超溫狀態(tài)；二級排氣溫度比較正常基本都在125℃以內(nèi)。目前，我司已向設(shè)計院提出額外增加一臺氨氣冷卻器的技改方案，設(shè)計院正在深化設(shè)計，以期從根本上解決氨壓機超負荷問題。

[1] 姜培正.過程流體機械，2001.8

[2] 孫品同，于克營.壓縮比對往復(fù)式壓縮機功耗的影響[J].壓縮機技術(shù)，2008, (5)

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1671-0711（2016）09（上）-0064-02