淺析往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)

魏愛芳

（陜西興化集團(tuán)，陜西 興平713100）

1 引言

在合成氨生產(chǎn)中，為了使氣體達(dá)到生產(chǎn)過程反應(yīng)所需要的壓力，同時(shí)完成工藝氣體在各工序之間的輸送，必須通過壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在中小型合成氨廠，往復(fù)式壓縮機(jī)因其壓力穩(wěn)定、自身熱效率高、對(duì)材料要求低、生產(chǎn)技術(shù)成熟等特點(diǎn)，被廣泛采用。壓縮機(jī)作為合成氨生產(chǎn)的核心設(shè)備，是合成氨動(dòng)力消耗的主要來源，其能耗的高低直接影響合成氨生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行探討分析，對(duì)于推動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用發(fā)展和企業(yè)降本增效具有重要意義。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)能耗增加原因分析

從往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行工作原理來看，一般需要經(jīng)歷膨脹、吸入、壓縮、排出四個(gè)過程，在這整個(gè)壓縮氣體的過程中，壓縮機(jī)往往會(huì)消耗大量壓縮功（能量），而壓縮功的大小又與壓縮氣體的溫度有著密切的關(guān)系[1]，一般而言，氣體壓縮過程包括三種：一種是等溫壓縮，這是一種理想的壓縮過程，壓縮機(jī)壓縮產(chǎn)生的熱量全部被移走，使得氣體溫度不發(fā)生變化，因此，這一過程消耗的能量也就最小，但在實(shí)際生產(chǎn)中因冷卻效果有限而很難實(shí)現(xiàn)；二是絕熱壓縮過程，壓縮機(jī)在這一過程中與外界未作絲毫的能量交換，全部用于氣缸內(nèi)溫度升高，這種壓縮過程能耗最大，但現(xiàn)實(shí)中因熱損失的不可避免性而很難實(shí)現(xiàn)；三是多變壓縮，壓縮機(jī)在進(jìn)行氣體壓縮時(shí)，既不完全等溫，也不完全絕熱，該過程介于兩者之間，而想要降低壓縮機(jī)能耗，就需要采取有效措施，使其盡可能地向理想的等溫壓縮狀態(tài)下靠攏，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)

3.1 強(qiáng)化冷卻器性能

氣體被壓縮，壓力升高，溫度升高。多級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)中，為使整個(gè)壓縮過程接近于等溫壓縮過程，在每段壓縮設(shè)置級(jí)間冷卻器來冷卻每段壓縮后的高溫氣體。冷卻器運(yùn)行效果差會(huì)直接影響壓縮機(jī)的打氣量，同時(shí)氣體溫度的升高會(huì)導(dǎo)致氣缸潤(rùn)滑油粘度降低，潤(rùn)滑油在高溫下還會(huì)分解出膠質(zhì)的物質(zhì)，在閥片等重要部位積聚，嚴(yán)重影響閥片正常運(yùn)轉(zhuǎn)。若溫度過高，引燃潤(rùn)滑油閃點(diǎn)，則很有可能發(fā)生爆炸。因此，冷卻器冷卻性能的高低對(duì)于壓縮機(jī)能耗有著直接的影響，在壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，如果冷卻后氣體溫度異常升高，就需要分析冷卻器是否泄漏、堵塞、結(jié)垢，根據(jù)判斷結(jié)果做好堵漏、疏通、化學(xué)或物理清洗，從而既能夠保障壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)安全，又能夠提升壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)功率，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.2 降低氣缸溫度

往復(fù)式壓縮機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若氣缸溫度能夠保持較低狀態(tài)，那么可有效降低壓縮機(jī)功耗。往復(fù)式壓縮機(jī)在實(shí)際進(jìn)行氣缸冷卻時(shí)，主要是氣缸夾套水冷卻和氣缸潤(rùn)滑冷卻。在壓縮機(jī)進(jìn)行氣體壓縮時(shí)，由于氣缸冷卻不足，會(huì)使缸內(nèi)摩擦加劇，導(dǎo)致氣體進(jìn)入氣缸后溫度過高，從而致使氣體出現(xiàn)膨脹，密度降低，壓縮機(jī)功耗降低，能耗增加。針對(duì)這一問題，需要對(duì)氣缸夾套進(jìn)行定期的反沖和清洗，保證良好的冷卻效果。氣缸潤(rùn)滑冷卻是在注油器的幫助下，通過對(duì)氣缸進(jìn)行注油潤(rùn)滑冷卻，對(duì)注油器進(jìn)行定時(shí)巡檢檢查，檢查注油器油箱油液面是否在規(guī)定范圍、注油泵的運(yùn)行是否良好、單向閥是否有返氣現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，保證氣缸潤(rùn)滑效果。具體注油器選擇單柱塞真空注油器，這種注油器內(nèi)安有小油泵，每個(gè)油泵擔(dān)負(fù)一個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，注油效果好。與傳統(tǒng)注油器中活門配油多柱塞泵、滑閥配油多柱塞泵相比，整體構(gòu)造更加簡(jiǎn)單，技術(shù)更加先進(jìn)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，能夠在不停機(jī)的情況下，完成故障處理，實(shí)際效率也更高。此外，可通過設(shè)置多條油路提高氣缸冷卻效果。在保證氣缸充分冷卻的情況下，缸內(nèi)摩擦產(chǎn)生的熱量將會(huì)明顯降低，有利于壓縮機(jī)功率提升，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.3 保障氣體質(zhì)量

壓縮氣體中，會(huì)含有水分或其他雜質(zhì)，若氣體純度不佳，那么在進(jìn)行氣體壓縮時(shí)，無效氣體的壓縮會(huì)影響壓縮機(jī)做功，導(dǎo)致能耗明顯升高，不利于節(jié)能效果提升。若含有水分，水具有不可壓縮性，其存在不但影響壓縮機(jī)的能耗，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起帶液事故，造成氣缸、活塞損壞。若氣體含有雜質(zhì)，一方面，雜質(zhì)也會(huì)在冷卻器當(dāng)中積累，從而不斷對(duì)冷卻器的冷卻性能造成影響，最終導(dǎo)致氣體功出現(xiàn)損耗。另一方面，雜質(zhì)會(huì)造成壓縮機(jī)出入氣閥泄漏、排油水閥的堵塞泄漏、活塞環(huán)及填料的漏氣等，造成壓力波動(dòng)?；谝陨蠁栴}，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，要按時(shí)對(duì)油水進(jìn)行排放，油水較多時(shí)要增加排放頻次，同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)壓縮氣體的檢測(cè)，確保氣體的純度，增加過濾裝置減少雜質(zhì)的帶入，降低其對(duì)生產(chǎn)的影響。

3.4 合理調(diào)節(jié)氣缸余隙

往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸余隙能夠容納部分水蒸氣，從而對(duì)氣缸起到一定的保護(hù)作用，同時(shí)余隙本身在氣缸內(nèi)也起到“氣墊”作用，從而可以有效避免氣缸中活塞與氣缸端蓋發(fā)生撞擊。壓縮機(jī)在實(shí)際進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，如果氣缸余隙較大，那么在氣缸吸氣時(shí)，余隙內(nèi)的高壓氣體會(huì)因膨脹而占去部分容積，從而導(dǎo)致氣缸吸入的氣量變少，從而嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的生產(chǎn)能力，做同樣的功，勢(shì)必要消耗更多能。若壓縮機(jī)氣缸提余隙調(diào)節(jié)過小，不僅無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，還會(huì)增加壓縮機(jī)能耗，甚至導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞。

在實(shí)際進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗的過程中，應(yīng)注意做好壓縮機(jī)氣缸余隙的調(diào)節(jié)。一般情況下，壓縮機(jī)氣缸余隙調(diào)節(jié)約為氣缸工作部分體積的3%～8%，如果往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸壓力比較高，并且直徑比較小，那么還應(yīng)適當(dāng)增大余隙容積，通常為氣缸工作部分體積的5%～12%[2]。但如何更好地把握氣缸余隙調(diào)節(jié)“度”，可以考慮引入往復(fù)式壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠強(qiáng)制控制進(jìn)氣閥的開關(guān)時(shí)間，從而達(dá)到余隙氣量調(diào)節(jié)的目的，并且調(diào)節(jié)范圍也比較多變，能夠從0%～100%連續(xù)調(diào)節(jié)。與此同時(shí)，該余隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過在自身具備的電液控制系統(tǒng)的幫助下，能夠以余隙氣缸活塞的輸入信號(hào)為依據(jù)，使活塞作直線位移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各級(jí)余隙容積變化的伺服控制，有效提升了余隙調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)度，這對(duì)于降低往復(fù)式壓縮機(jī)能耗有著較為積極的作用。

3.5 提高檢修質(zhì)量

往復(fù)式壓縮機(jī)的特點(diǎn)之一是易損件多、故障率高。運(yùn)行周期的延長(zhǎng)是節(jié)能降耗的重要手段之一[3]。在運(yùn)行過程中，更換較頻繁的部件有氣閥、活塞環(huán)、填料等。其密封性能的降低都會(huì)造成壓縮機(jī)功耗的增加。在氣閥安裝過程中，要確保排氣閥與進(jìn)氣閥位置準(zhǔn)確，一旦裝反，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)無法吸入氣體。同時(shí)注意做好氣閥閥片的升程調(diào)節(jié)，閥片升程過大，雖然氣體效率更高，但閥片很容易遭受沖擊，對(duì)氣閥壽命造成不利影響；若升程小，氣體通道截面積小，通過的氣體大，排氣量小，導(dǎo)致壓縮機(jī)能耗增加，生產(chǎn)效率低下。在進(jìn)行閥片升程大小調(diào)節(jié)時(shí)，針對(duì)沒有調(diào)節(jié)裝置的氣閥，可以車削加工閥片升高限制器，對(duì)于有調(diào)節(jié)裝置的氣閥，可以調(diào)節(jié)氣閥內(nèi)間距墊片的厚度?；钊h(huán)隨活塞在氣缸中沿氣缸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣缸缸徑變大后，其運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生變化，加速了活塞環(huán)的磨損，在檢修作業(yè)過程中，要及時(shí)對(duì)氣缸缸徑進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)超差要及時(shí)對(duì)氣缸進(jìn)行處理。在填料裝配過程中，首先各密封元件安裝順序準(zhǔn)確、各端面研磨貼合，其次填料冷卻水道和潤(rùn)滑油孔道要暢通，從而保證填料的正常運(yùn)行。

4 結(jié)語

壓縮機(jī)作為合成氨生產(chǎn)過程的主要的動(dòng)力消耗來源，必須采取有效的節(jié)能降耗措施，提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率可以持續(xù)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。不斷研究往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)具有重要意義，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，一定要結(jié)合設(shè)備的技術(shù)要求、相關(guān)的工作參數(shù)以及實(shí)際工藝流程進(jìn)行操作，更加科學(xué)、安全地提高生產(chǎn)效率。