丁大衛(wèi) 鄂強 盧彥（錦西石化分公司）

可調(diào)余隙容積技術在加氫往復式壓縮機上的應用

丁大衛(wèi) 鄂強 盧彥（錦西石化分公司）

介紹了往復式壓縮機常用的氣量調(diào)節(jié)方法及調(diào)余隙容積調(diào)節(jié)的原理與結構，并結合錦西石化100×104t/a柴油加氫改質(zhì)裝置往復式壓縮機可調(diào)余隙容積技術改造的實例，對其進行簡易分析，降低了機組運行能耗成本，為其它同類場合的技術改造提供參考。

往復式壓縮機 余隙容積 氣量調(diào)節(jié) 效益

錦西石化分公司100×104t/a柴油加氫改質(zhì)裝置往復式壓縮機組是該裝置的關鍵設備之一，為裝置的正常生產(chǎn)提供高壓的反應氫氣。裝置原始設計配備往復式壓縮機組3臺，2臺用于生產(chǎn)1臺做為備用，一級排氣抽出部分氣體供應航煤系統(tǒng)作反應用氫。因多種原因，裝置實際生產(chǎn)中航煤系統(tǒng)從未投運，往復式壓縮機日常運轉(zhuǎn)變成1臺生產(chǎn)、2臺備用，運轉(zhuǎn)機組多余的一級氣體采取返回一級入口的控制方法，浪費了大量的能量，且壓縮機一級缸做了大量無用功，影響機組的穩(wěn)定性和使用壽命。

1 壓縮機組參數(shù)簡介

4M 80-50/9.8-25-15/25-125BX為大型對稱平衡型往復壓縮機，同步電動機直聯(lián)驅(qū)動，H型對稱排列，外形尺寸為10980mm×9660mm×4930 mm。該壓縮機屬于三級壓縮，各級壓縮設有返回控制閥,可以控制各級壓縮出口壓力。一級缸設計吸排氣量為27500Nm3/h，在一級壓縮出口設計抽出7900Nm3/h的氫氣到航煤精制系統(tǒng)，其余19600Nm3/h的氫氣進入二級壓縮缸進行再壓縮。主要性能參數(shù)見表1。

表1 K 1102 A往復式壓縮機主要性能參數(shù)

2 往復式壓縮機常用氣量調(diào)節(jié)方法

2.1 旁路調(diào)節(jié)

旁路調(diào)節(jié)即為返回調(diào)節(jié)，排氣管路設計旁通管路與旁通閥門返回連接至進氣管路。調(diào)節(jié)時只需開啟旁通閥，部分壓縮完氣體便返回至進氣管路中。這種調(diào)節(jié)方法靈活簡單，但是浪費了多余氣體的壓縮功，經(jīng)濟性差，一般作為微調(diào)手段。

2.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)即通過改變壓縮機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)排氣量，一般適用在驅(qū)動機為內(nèi)燃機或汽輪機的機組上。電動機驅(qū)動一般采用變頻技術，大功率、高壓變頻器價格昂貴，目前很少采用。此外，變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)極易造成機組潤滑不充分、部件磨損加劇、振動增加等不良影響。

2.3 可調(diào)頂開氣閥調(diào)節(jié)

可調(diào)頂開氣閥調(diào)節(jié)即在壓縮機做功過程中通過外設裝置精確計算強制頂開進氣閥，使進氣過程中吸入的氣體返回進氣管路中。此調(diào)節(jié)手段可實現(xiàn)連續(xù)可變大范圍調(diào)節(jié)，另機組只需壓縮實際需要的氣體，節(jié)能效果顯著。目前常用的為賀爾碧格的H y d r o COM系統(tǒng)。

2.4 可調(diào)余隙容積調(diào)節(jié)

余隙容積調(diào)節(jié)即在往復式壓縮機組氣缸外另設一可調(diào)式空腔，調(diào)節(jié)連接氣缸的可調(diào)式空腔大小，即調(diào)整余隙容積大小，進而達到調(diào)整排氣量的目的[1]。

3 余隙容積調(diào)節(jié)應用

本裝置往復式壓縮機組技術改造選用的可調(diào)余隙自動無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)（簡稱A SSV1.0系統(tǒng)）見圖1、圖2，對雙作用壓縮機能實現(xiàn)氣量在60%~100%范圍調(diào)節(jié)，配合機組本身的全頂開氣閥加卸載荷調(diào)節(jié)（負荷三擋：零負荷、外側(cè)氣閥做功的50負荷、全做功的滿負荷），可實現(xiàn)氣量全范圍調(diào)節(jié)[2]。增大往復式壓縮機的余隙容積，壓縮機的排氣量減小，機組所需的功耗也減少。

3.1 結構組成

可調(diào)余隙容積調(diào)節(jié)系統(tǒng)由執(zhí)行機構、液壓油站、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等部分組成。

執(zhí)行機構由新余隙缸、余隙活塞和液壓缸等組成，取代機組原氣缸端蓋。

液壓油站包括電動機、油泵、蓄能器、油箱等，油泵工作采取間隙式工作設計，油泵根據(jù)設定的聯(lián)鎖啟停油壓大小自行運轉(zhuǎn)。

控制系統(tǒng)根據(jù)主控變量或手動給定參數(shù)，通過可編程控制器(PLC)、伺服閥、位移傳感器、伺服油缸組成的電液位置控制系統(tǒng)，通過輸入信號調(diào)節(jié)控制液壓油壓力，進而調(diào)節(jié)余隙活塞位置，即調(diào)整余隙容積大小，最終實現(xiàn)壓縮機排氣量和級間壓縮比的調(diào)節(jié)控制。實際操作時可根據(jù)需要選擇D CS遠程控制、現(xiàn)場自動控制、現(xiàn)場手動控制3種方式[3]。

輔助系統(tǒng)主要包括泄露氣體放空、泄壓報警等安全保護措施。

3.2 應用效益分析

錦西石化100×104t/a柴油加氫改質(zhì)裝置往復式壓縮機組經(jīng)采用余隙容積調(diào)節(jié)技術改造后，經(jīng)過一段時間的平穩(wěn)運行，現(xiàn)將機組在氫氣流量不變，各級壓力和系統(tǒng)壓力不變的前提下，測試的參數(shù)見表2。

表2 K 1102 A增設余隙調(diào)節(jié)主要測試參數(shù)

通過測試可知機組增設可調(diào)余隙調(diào)節(jié)后，降低機組的工作電流，達到省功節(jié)能的效果。在滿足生產(chǎn)需求的前提下，節(jié)約電流的多少，與機組的操作有關。機組的排氣溫度影響甚微，可以忽略不計。

此外，機組余隙增大會降低壓縮過程中活塞力的升高速率，膨脹過程中氣缸內(nèi)高壓氣體推動活塞往內(nèi)側(cè)運動，可以減少曲軸連桿的受力。增設的可調(diào)余隙容積調(diào)節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行機構安裝在氣缸端蓋部位。

4 結論

1）該系統(tǒng)結構簡單、維護方便。

2）該系統(tǒng)操作簡單、方式靈活。

3）優(yōu)化了機組的操作工況，降低機組的運行能耗成本。

4）能延長機組易損件的工作壽命，降低機組的運行維護成本。

[1]宋天民.煉油廠動設備[M].北京:中國石化出版社,2006:88-92.

[2]姬忠禮.泵和壓縮機[M].北京:石油工業(yè)出版社,2007:198-214.

[3]王福利.壓縮機組[M].北京:中國石化出版社,2001:20-81.

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.019

丁大衛(wèi)，工程師，從事設備管理工作，E-mail：qinjanzhong@163.com，地址：遼寧省葫蘆島市錦西石化機械動力處，125001。

2012-02-14）