螺桿壓縮機(jī)在石油化工工藝中的應(yīng)用

常帥

（雷可德高分子（天津）有限公司 300480）

摘要：在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，采用高性能螺桿壓縮機(jī)取代活塞式壓縮機(jī)是必然趨勢。由于石油化工企業(yè)特有的要求，推廣使用高性能螺桿壓縮機(jī)也是必然。應(yīng)用螺桿壓縮機(jī)可以提高石油化工工藝技術(shù)水平、工藝質(zhì)量，同時(shí)可以逐步完善石油化工工藝裝備。文章從螺桿壓縮機(jī)性能特點(diǎn)出發(fā)，分析總結(jié)了螺桿壓縮機(jī)應(yīng)用的現(xiàn)狀，常見故障表現(xiàn)以及處理方法，闡述了螺桿壓縮機(jī)的研究動(dòng)向和工藝改進(jìn)技術(shù)，肯定了螺桿壓縮機(jī)在石油化工工藝中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：螺桿壓縮機(jī)；石油化工；工藝

1 螺桿壓縮機(jī)

1.1 基本結(jié)構(gòu)

螺桿壓縮機(jī)，也稱作螺旋式壓縮機(jī)，是一種容積式氣體壓縮機(jī)械，依靠一對陰陽轉(zhuǎn)子（也稱為陰、陽螺桿）在機(jī)殼內(nèi)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)容積的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮。成套結(jié)構(gòu)主要包括電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)機(jī)體、冷卻散熱系統(tǒng)、空氣過濾裝置以及智能控制系統(tǒng)。

1.2 性能特點(diǎn) 螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)理念是德國人在1878年首先提出的，1934年才開始在工業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H使用。根據(jù)螺桿的配置，可以分為單螺桿、雙螺桿，也可以根據(jù)實(shí)際使用功能分為空氣壓縮機(jī)以及工藝壓縮機(jī)。與傳統(tǒng)的活塞式壓縮機(jī)相比，螺桿壓縮機(jī)的主要性能優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，構(gòu)造簡單，使用壽命長；二是使用操作方便，智能控制可實(shí)現(xiàn)程度高；三是可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，平衡性能突出；四是能耗大大降低；五是工況適應(yīng)性強(qiáng)，可以不受工作環(huán)境的空氣、溫度、濕度以及粉塵等情況的影響，應(yīng)用范圍更廣[1]。但是有一點(diǎn)，目前在超高壓場合下的使用還是受到一定限制。

1.3 工作原理 進(jìn)氣、壓縮、排氣螺桿壓縮機(jī)工作的三個(gè)主要過程。以雙螺桿在壓縮機(jī)為例，自然狀態(tài)下，機(jī)體中的陰、陽轉(zhuǎn)子與機(jī)體之間形成若干個(gè)獨(dú)立空間，也就是壓縮機(jī)的工作容積，空氣從進(jìn)氣孔進(jìn)入機(jī)體工作容積，壓縮機(jī)啟動(dòng)后，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到一定位置，也就是第一個(gè)工作容積在滾動(dòng)中脫離進(jìn)氣孔口位置的時(shí)候，第一個(gè)進(jìn)氣過程結(jié)束；螺桿轉(zhuǎn)子繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著這一對陰陽螺桿的凹凸齒的相互咬合，那兩個(gè)獨(dú)立的工作容積同時(shí)縮小，這也就實(shí)現(xiàn)了工作容積內(nèi)氣體的壓縮，這個(gè)圧縮過程一直到這一對工作容積與排氣孔口連通的那一個(gè)瞬間結(jié)束；與排氣孔口連通后，排氣過程開始，一直到陰陽兩個(gè)齒完全咬合時(shí)結(jié)束。隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，工作容積交替變化，吸氣、壓縮與排氣三個(gè)過程不間斷地循環(huán)往復(fù)。

2 國內(nèi)石油化工企業(yè)應(yīng)用螺桿壓縮機(jī)現(xiàn)狀

2.1 現(xiàn)狀分析 到上個(gè)世紀(jì)止，西方發(fā)達(dá)國家螺桿壓縮機(jī)的使用相當(dāng)普遍；在我國，受國內(nèi)機(jī)械制造技術(shù)以及進(jìn)口設(shè)備價(jià)格居高不下的影響，螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展以及使用受到了一定的限制。近年來，隨著“中國制造”以及“中國智造”推動(dòng)，國產(chǎn)高性能螺桿壓縮機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，有效地推動(dòng)了螺桿壓縮機(jī)在石油化工行業(yè)的應(yīng)用。石油化工工藝質(zhì)量、技術(shù)水平、裝備管理等實(shí)現(xiàn)了躍升，螺桿壓縮機(jī)在石油化工領(lǐng)域的作用日益突出[2]。從空氣壓縮機(jī)到制冷壓縮機(jī)、工藝壓縮機(jī)、螺桿膨脹機(jī)以及螺桿混輸泵，這些正在逐步拓展在石油化工工藝中的應(yīng)用版圖。

2.2 應(yīng)用范圍

2.2.1 氣體合成

現(xiàn)代化學(xué)生產(chǎn)新材料、合成纖維和藥物等離不開在石油化工，在石油化工生產(chǎn)工藝中，氣體的合成及聚合是最常見的，螺桿壓縮機(jī)在這一領(lǐng)域的作用可以說是不可替代的。從最簡單的合成氨，通過螺桿壓縮機(jī)壓縮氫氣與氮?dú)饩涂梢詫?shí)現(xiàn)合成；到含乙炔成分的混合氣體的壓縮、聚乙烯、聚氯乙烯以及含乙烯氧化物的爆炸性氣體的壓縮使用螺桿壓縮機(jī)都沒有問題。

2.2.2氣體分離與制冷

在石油化工生產(chǎn)工藝流程中，利用螺桿壓縮機(jī)進(jìn)行氣體的處理，除了壓縮意外，主要還包括氣體冷卻、液化、分離，人工制冷領(lǐng)域的使用也是螺桿壓縮機(jī)的重要功能體現(xiàn)，石油化工行業(yè)的制冷機(jī)就是螺桿壓縮機(jī)。螺桿壓縮機(jī)還能實(shí)現(xiàn)從混合液化氣體中分理出出度較高的氮?dú)?、氧氣等合格氣體。

2.2.3 氣體輸送

在生產(chǎn)實(shí)際中，螺桿壓縮機(jī)也被廣泛的用于氣體輸送，比如石油化工企業(yè)內(nèi)部氣體輸送，遠(yuǎn)程天然氣、煤氣的輸送；螺桿壓縮機(jī)氣體在這個(gè)過程中是作為輸送的一個(gè)管道。

2.3 常見故障分析

2.3.1 機(jī)組不能啟動(dòng)

造成此類故障的主要因素是壓力調(diào)節(jié)器、電磁閥、卸荷閥以及相關(guān)控制管路，需要重點(diǎn)檢查油氣分離器控制管路以及連接處有無泄漏情況。

2.3.2 機(jī)組啟動(dòng)時(shí)電流大或跳閘

造成此類故障的主要因素是空氣開關(guān)、進(jìn)氣閥、液壓缸、時(shí)間繼電器等，需要檢查輸入電壓，連接線松動(dòng)以及相關(guān)閥門是否均已正常復(fù)位。

2.3.3機(jī)組壓力低

造成此類故障的主要因素有環(huán)境溫度過高、排氣、進(jìn)氣閥故障、空氣濾清器堵塞、傳動(dòng)系統(tǒng)異常等，需要檢查負(fù)載電磁閥、壓力閥，壓力表以及壓力開關(guān)和用戶管網(wǎng)是否均正常。

2.3.4 機(jī)組排氣溫度高

造成此類故障的主要因素有風(fēng)扇電機(jī)、排氣口、排氣閥以及潤滑油等情況，需要檢查分散點(diǎn)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，排氣閥排氣壓力設(shè)置是否正常，排氣口有無堵塞，潤滑油的清潔度以及油量情況。

上述這些故障的誘因大都可以提前預(yù)防。為了保證壓縮機(jī)正常工作，還需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程，做好維護(hù)保養(yǎng)工作，做好日常巡檢，并落實(shí)月度、季度重點(diǎn)維護(hù)與保養(yǎng)。

3 螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展趨勢及應(yīng)用研究

螺桿壓縮機(jī)核心的性能主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)子的型線設(shè)計(jì)以及螺桿轉(zhuǎn)子的加工上，SOCAD的引入使得轉(zhuǎn)子型線研究設(shè)計(jì)在熱力、動(dòng)力以及降噪等核心性能上出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。具體到石油化工工藝，三維設(shè)計(jì)有效避免了設(shè)計(jì)缺陷對實(shí)際生產(chǎn)工藝的影響，同時(shí)，在控制智能化、經(jīng)濟(jì)性以及美觀效果上都將有一個(gè)明顯的進(jìn)步。

4 結(jié)論

由于螺桿壓縮機(jī)的特有的工作原理，隨著設(shè)計(jì)技術(shù)和機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，其優(yōu)越的性能將進(jìn)一步提升，在各個(gè)環(huán)境、領(lǐng)域的應(yīng)用將進(jìn)一步拓展；在石油化工工藝中的應(yīng)用也將在廣度和深度上得到進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱建偉. 螺桿壓縮機(jī)在石油化工工藝中的應(yīng)用分析[J]. 化工管理， 2016（8）：147-147.

[2] 錢家祥. 螺桿壓縮機(jī)在工藝流程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景分析[J]. 通用機(jī)械， 2015（2）：20-22.endprint