氣閥對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的能耗影響與解決措施

張純龍（大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

北I-1油氣處理廠共有4臺(tái)壓縮機(jī)組，每臺(tái)壓縮機(jī)共用44個(gè)氣閥，4臺(tái)壓縮機(jī)共有氣閥176個(gè)。為便于做好氣閥的測(cè)溫、測(cè)振及更換記錄，對(duì)氣閥進(jìn)行閥位編號(hào)，其中A代表進(jìn)氣閥，B代表排氣閥。

1 氣閥能耗對(duì)比及運(yùn)行現(xiàn)狀分析

1.1 近三年氣閥運(yùn)行現(xiàn)狀及能耗對(duì)比

根據(jù)《JGD/4-3型往復(fù)式壓縮機(jī)操作手冊(cè)》及《多級(jí)組維修保養(yǎng)制度》要求，北I-1油氣處理廠每年對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行定期不同級(jí)別修保。維修保養(yǎng)以“養(yǎng)修并重，預(yù)防為主”的原則，做到定期保養(yǎng)、強(qiáng)制進(jìn)行。根據(jù)對(duì)近3年壓縮機(jī)修保內(nèi)容的對(duì)比，氣閥是壓縮機(jī)組最容易損壞部件之一。2014—2016年氣閥更換數(shù)量逐年遞增，2014年更換氣閥23件，2015年更換氣閥30件，2016年更換氣閥43件。通過(guò)長(zhǎng)期跟蹤記錄，得出以下結(jié)論：

1）隨著設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的持續(xù)，氣閥損壞、更換數(shù)量有逐年遞增的趨勢(shì)。

2）從總體趨勢(shì)看，同級(jí)排氣閥更換數(shù)量明顯多于進(jìn)氣閥，同時(shí)根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣閥的檢查情況看，多數(shù)進(jìn)氣閥的更換并不是因其損壞，而是由于使氣閥用時(shí)間長(zhǎng)，修保期限到所更換。

3）根據(jù)《多級(jí)組維修保養(yǎng)制度》及《氣閥維修更換統(tǒng)計(jì)表》統(tǒng)計(jì)，各臺(tái)壓縮機(jī)一、二、三級(jí)氣缸正下方兩組排氣閥，更換損壞數(shù)量要明顯多于其它位置。

4）據(jù)統(tǒng)計(jì)氣閥從更換時(shí)間上，夏季氣閥明顯多于冬季。

5）通過(guò)拆解損壞氣閥，發(fā)現(xiàn)氣閥各部件中損壞最多的是柱彈簧及閥片。

6）機(jī)組的耗電量是機(jī)組耗能情況的主要體現(xiàn)。根據(jù)2014—2016年氣閥損壞情況及機(jī)組耗能情況統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在有氣閥損壞的機(jī)組運(yùn)行期間，機(jī)組能耗明顯上升，電量值較正常機(jī)組高。

1.2 運(yùn)行現(xiàn)狀分析

通過(guò)常年對(duì)JGD/4-3型往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥的維修、保養(yǎng)與跟蹤記錄，在大量數(shù)據(jù)證實(shí)下，得出以下結(jié)論：

1）隨著設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的持續(xù)，氣閥在一個(gè)修保周期內(nèi)，運(yùn)行時(shí)間也持續(xù)延長(zhǎng)，氣閥受到機(jī)械磨損、氣流脈動(dòng)等因素的影響壽命逐漸降低，但由于同級(jí)壓縮進(jìn)氣溫度低、壓力低，排氣溫度高、壓力高導(dǎo)致在其它工況相同情況下，同一氣缸內(nèi)的排氣閥受損程度更高，更加容易損壞，進(jìn)氣閥壽命要明顯長(zhǎng)于排氣閥壽命。

2）在各級(jí)氣缸中，由于重力沉降作用，在氣缸內(nèi)的有限雜質(zhì)（積碳、破損閥片等）多數(shù)掉落到中間下方，也就是通過(guò)正下方排氣閥排出，因此正下方排氣閥的受損程度更高，概率更大。同時(shí)由于少數(shù)雜質(zhì)的存在正下方氣閥溫度要普遍高于其它排氣閥3～5℃，導(dǎo)致正下方氣閥損壞的更多。

3）夏季氣溫高，來(lái)氣量在28 000～30 000 m3/h，冬季溫度低，來(lái)氣量在24 000～26 000 m3/h，導(dǎo)致每臺(tái)壓縮機(jī)出口壓力夏天在3.3～3.5 MPa，冬天在2.8～3.2 MPa，進(jìn)而導(dǎo)致夏季氣閥受壓力較高影響，更容易損壞。

4）在一個(gè)完整氣閥中柱彈簧在活塞作用下通過(guò)氣體壓力在不停的做伸縮動(dòng)作，推動(dòng)閥片做開(kāi)啟、關(guān)閉。由于一個(gè)氣閥中只有柱彈簧和閥片是活動(dòng)部件，因此柱彈簧、閥片壽命更短。

5）氣閥屬于單流閥。氣閥內(nèi)部構(gòu)造損壞后，氣閥開(kāi)度發(fā)生明顯變化，開(kāi)關(guān)不到位會(huì)造成氣閥竄氣，進(jìn)而導(dǎo)致氣閥的憋氣，現(xiàn)象體現(xiàn)在出口壓力升高，最終影響機(jī)組的整體能耗，電量值即隨之升高[1-3]。

2 JGD/4-3型往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥保養(yǎng)及維修對(duì)策

因此基于對(duì)JGD/4-3型往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥運(yùn)行現(xiàn)狀的分析與研究及時(shí)調(diào)整氣閥修保周期及維修側(cè)重點(diǎn)：

1）在日常巡回檢查中，運(yùn)用氣閥測(cè)溫法，從橫向上對(duì)比機(jī)組之間同位置氣閥溫度、振動(dòng)差異，在縱向上對(duì)比單體機(jī)組同級(jí)氣閥溫度、振動(dòng)差異，發(fā)現(xiàn)參數(shù)偏離及時(shí)查找原因。

2）在壓縮機(jī)各級(jí)修保過(guò)程中重點(diǎn)檢查排氣閥，尤其是B3、B6排氣閥，同時(shí)在一個(gè)完整修保期內(nèi)沒(méi)有更換過(guò)的B3、B6排氣閥，將其更換。

3）根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，更換下來(lái)的進(jìn)、排氣閥并無(wú)全部損壞，因此對(duì)氣閥進(jìn)行修舊利廢，更換易損件、疲勞件如柱彈簧、閥片等。同時(shí)由于原閥片雖能耐高溫，但長(zhǎng)期震動(dòng)下，極易造成破損，因此我們將原耐高溫材質(zhì)閥片更換成聚醚醚酮材質(zhì)閥片，即解決耐高溫問(wèn)題，還具有很好的耐震性，保障了閥片的使用壽命[4-5]。

3 結(jié)論

通過(guò)采取以上措施，2017年氣閥損壞數(shù)量減少，機(jī)組能耗降低明顯，單臺(tái)壓縮機(jī)組能耗下降約67 kW/h，4臺(tái)機(jī)組節(jié)約268 kW/h，年節(jié)約費(fèi)用約136.68萬(wàn)元。北I-1油氣處理廠整體能耗同比2016年1—9月份能耗下降67 kW/h，能耗降低5.3%。

在對(duì)JGD/4-3型往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥運(yùn)行狀況的對(duì)比及分析中，一方面可對(duì)以往氣閥更換數(shù)量做以統(tǒng)計(jì)，建立氣閥使用臺(tái)賬；另一方面對(duì)易損壞氣閥點(diǎn)作為重點(diǎn)檢查內(nèi)容，避免因氣閥損壞，造成不必要的停機(jī)，做到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，同時(shí)通過(guò)氣閥修的舊降低每年因大量更換氣閥的維修成本，在避免因氣閥造成停機(jī)的同時(shí)，降低機(jī)組能耗，研究成果即適用于JGD/4-3型往復(fù)式壓縮機(jī)，同樣適用于采用同類型的各中往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)組[6]。