淺談提高不凝氣壓縮機處理能力的措施

朱艷坤（黑龍江省大慶油田化工有限公司東昊分公司油氣處理廠，黑龍江　大慶　163312）

淺談提高不凝氣壓縮機處理能力的措施

朱艷坤（黑龍江省大慶油田化工有限公司東昊分公司油氣處理廠，黑龍江大慶163312）

本文從探索壓縮機的工作原理出發(fā)，著重分析了往復(fù)式不凝氣壓縮機的吸氣量、排氣量與其處理能力的關(guān)系，并提出了處理措施。

壓縮機；工作原理；吸氣；排氣；處理能力；存在問題；處理措施

壓縮機是一種壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的機器，廣泛地適用于采礦、冶金業(yè)、機械制造業(yè)、土木工程、石油化工業(yè)、制冷與氣體分離工程及國防工業(yè)。近年來，隨著石油化工行業(yè)的大型化、集約化，壓縮機也在向高壓、高速及大容量方向發(fā)展。

1　壓縮機的工作原理

油氣廠使用的VW-6.3/0.2-12型不凝氣壓縮機為往復(fù)式壓縮機，往復(fù)式壓縮機的取名源于活塞的運動方式，也就是說，往復(fù)式壓縮機是靠活塞往復(fù)運動來產(chǎn)生壓縮氣體的。往復(fù)式壓縮機主要由氣缸、活塞桿、曲軸、吸氣閥、排氣閥等組成。當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)時，通過曲軸和活塞桿將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥鶑?fù)直線運動，曲軸每轉(zhuǎn)一周，活塞在氣缸中往復(fù)運動一次，氣體壓縮機完成吸氣、壓縮、排氣三個過程。

1.1吸氣過程

活塞自左向右運動時，缸內(nèi)形成真空，氣體經(jīng)過濾器和吸氣管以壓力推開吸氣閥，進入氣缸。當(dāng)活塞到達右端時，吸氣終了。

1.2壓縮過程

吸氣終了時活塞處于最右端，由于往復(fù)運動轉(zhuǎn)向左行開始壓縮空氣，吸氣閥關(guān)閉，缸內(nèi)容積減少，缸內(nèi)壓力逐漸升高。

1.3排氣過程

壓縮終了缸內(nèi)壓力升高，達到排氣閥的開啟壓力，活塞繼續(xù)左行，壓縮空氣經(jīng)排氣閥進入風(fēng)包，氣缸的工作容積減少到零，活塞到達氣缸左端時排氣終了。

往復(fù)式壓縮機壓縮氣體主要靠上述三個過程，但實際上排氣終了時，氣缸和活塞之間仍有一定間隙，以防止活塞撞擊氣缸和氣閥，這一間隙的容積稱為余隙容積。由于余隙的存在，在排氣終了時缸內(nèi)仍有少量高壓氣體，當(dāng)活塞自左向右運動時，排氣閥首先關(guān)閉，隨著缸內(nèi)容積加大，殘存的高壓氣體膨脹，壓力降低，直到缸內(nèi)壓力降到大氣壓力以下，吸氣閥才打開，開始吸氣。從排氣閥關(guān)閉到吸氣閥打開的這一過程稱為膨脹過程。確切地說，壓縮機在實際工作中每一次循環(huán)要經(jīng)歷膨脹、吸氣、壓縮和排氣四個過程。

2　如今壓縮機存在的問題：

油氣廠共有兩臺不凝氣壓縮機K101/1、K101/2，從2004年建廠至今，由于設(shè)備老化，壓縮機效率有所下降，處理量降低，設(shè)備故障增多，泄漏點增加，當(dāng)塔頂壓力高時，經(jīng)常是啟兩臺壓縮機，增加了設(shè)備的負荷，不利于設(shè)備的平穩(wěn)運行，加大維修量和維修難度。

3　影響壓縮機處理能力的因素及改進方法

3.1吸氣量

我廠壓縮機的設(shè)計吸氣壓力為0.02Mpa，但在實際運行中并沒有達到設(shè)計值，在同樣的吸入條件和狀態(tài)下，吸入壓力越低，對吸氣效率的影響越大，這與進氣閥的結(jié)構(gòu)形式和閥片的形式有關(guān)，我廠采用的是帶彈簧片的網(wǎng)狀閥，彈簧閥片的打開需要最小壓力差，雖然壓縮機設(shè)計已經(jīng)考慮了這個因素，但是吸入氣流要克服這個最小壓差力，方能將氣體吸入，在吸入壓力低的情況下，影響了壓縮機的吸入量，從而影響了壓縮機的處理能力。

此外我廠壓縮機設(shè)計活塞直徑相對較小，且長期運行使前置過濾器以及各段出入管路上積碳，導(dǎo)致氣體流通面積減小，氣體阻力增大，壓縮機的功耗也相應(yīng)增加，造成進氣量減少，影響了壓縮機的生產(chǎn)能力，使其性能下降。

改進方法：定期對前置過濾器及出入管路積碳部位進行清理，保證進氣量。

3.2排氣量

往復(fù)式壓縮機的排氣量又稱為壓縮機的生產(chǎn)能力，通常將壓縮機在單位時間內(nèi)排除的氣體體積換算成吸入狀態(tài)下的數(shù)值，所以又稱為壓縮機的輸氣量。

影響排氣量的因素很多，

由公式排氣量

Vh—氣缸的行程容積；λv—容積系數(shù)；

λt—溫度；λp—壓力系數(shù)；

λu—泄漏系數(shù)；n—壓縮機的轉(zhuǎn)速

可看出，氣缸的行程容積是不會變的，壓縮機的、排氣量Vd跟λv、λt、λp、λu有著緊密的關(guān)系。

（1）容積系數(shù)

容積系數(shù)對于壓縮機的進氣量有著很大的影響，由于氣缸里有余隙，余隙氣體膨脹后占據(jù)了部分氣缸容積，使得氣缸的有效進氣容積明顯小于氣缸的行程容積。

由理論公式可知

當(dāng)氣體的壓縮比一定時，余隙系數(shù)ε越大，容積系數(shù)λ0就越小，壓縮機的吸氣量也就越少。

改進方法：我們可以通過減小余隙容積，適當(dāng)?shù)脑黾优艢饬浚瑥亩龃筇幚砹?，增加排氣量調(diào)整方式是調(diào)整一級氣缸和二級缸的余隙容積，將余隙缸的活塞向靠近曲軸的方向適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，余隙容積減小，吸氣量增大。

（2）溫度系數(shù)

溫度系數(shù)表示壓縮機吸入氣體由于氣體吸熱體積膨脹而占去了一部分有效體積導(dǎo)致進氣量變少的程度。

我廠的不凝氣系統(tǒng)流程為：塔頂壓力控制在0.01～0.12Mpa之間，溫度為110～145℃。塔頂氣相經(jīng)空冷器A-101冷卻至20～60℃，再經(jīng)水冷器E-102冷卻至15～50℃，然后進入塔頂回流罐D(zhuǎn)-103進行氣液分離，回流罐分離出的氣相經(jīng)不凝氣緩沖罐D(zhuǎn)-106進行氣液分離，分離出的氣相進入壓縮機K-101和K-102。由于夏季天氣炎熱或是來油含水時，塔頂水冷器溫度經(jīng)常達不到壓縮機性能參數(shù)（吸氣溫度小于40℃），這樣大大降低了壓縮機的進氣量，影響其處理能力。

改進方法：提高氣缸內(nèi)冷卻條件，減少氣體膨脹，增大吸氣量。對我廠循環(huán)水進行凈化處理，避免壓縮機冷卻系統(tǒng)管線結(jié)垢腐蝕，增大傳熱面積，能夠充分給壓縮機氣缸降溫。

（3）泄漏系數(shù)

壓縮機泄漏在運行中很常見，在每周一對壓縮機做氣密試驗中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)二級缸部分螺栓有漏氣現(xiàn)象。由于長期運行，氣閥不嚴密，活塞磨損，不但會影響排氣量還會影響壓縮機的運行效率。

改進方法：加大巡檢力度，密切觀察排氣壓力及溫度，發(fā)現(xiàn)有泄漏點及時聯(lián)系維修人員進行處理。

4　結(jié)語

綜上所述，通過對廠不凝氣壓縮機處理能力的因素分析，得出了在吸氣量、排氣量兩方面共計4種提升處理能力的方法。

［1］姚玉英等.化工管理（上冊）.天津：天津大學(xué)出版社，1999.

［2］邊宏保，劉興林.中國西部科技.2009（6）.