張睿

（寧波中金石化有限公司，浙江 寧波 315204）

往復(fù)活塞式氨壓機(jī)超負(fù)荷原因分析

張睿

（寧波中金石化有限公司，浙江 寧波 315204）

氨氣壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行是提高機(jī)器產(chǎn)能和效率的主要條件，從結(jié)構(gòu)方面來說，影響氨氣壓縮機(jī)運(yùn)行的因素有很多，其中超負(fù)荷運(yùn)動是影響其穩(wěn)定的重要原因。所以在實(shí)際運(yùn)行過程中要找到壓縮機(jī)產(chǎn)生超負(fù)荷的主要原因，根據(jù)這些原因制定針對性的解決措施，以便能有效提高其運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。本文主要分析氨氣壓縮機(jī)C8701B超負(fù)荷原因。

氨氣；壓縮機(jī)C8701B；超負(fù)荷

寧波中金石化有限公司四聯(lián)合酸性水氣提裝置氨氣壓縮機(jī)C8701B，DW-11.9/（1.8-18）-X型，是固定水冷對稱平衡型二列二級無油潤滑往復(fù)活塞式壓縮機(jī)。壓縮介質(zhì)為氨氣，吸入容積流量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為2043.6 Nm3/h,吸氣壓力（MPa）：一級0.18，二級0.63~0.643;排氣壓力：一級0.643~0.657，二級1.8。吸氣溫度（℃）：一級-10~0，二級40；排氣溫度：一級≤80，≤125。軸功率：≤177.3 kW。轉(zhuǎn)速：423 r/min。

C8701B配套電機(jī)額定功率200 kW,額定電壓10 000 V，正常運(yùn)行時(shí)電機(jī)定子溫度≤125℃，高報(bào)≥135℃。該電機(jī)絕緣等級為F級，最高允許工作溫度為155℃，性能參考溫度為120℃，同時(shí)考慮測量偏差、環(huán)境溫度和濕度等對電機(jī)運(yùn)行溫度的影響，故將高報(bào)值設(shè)定為135℃。

1　氨壓機(jī)超負(fù)荷原因理論分析

由壓縮機(jī)的任意j級的指示功率對理想氣體的計(jì)算公式:

——名義壓力比，一般單級的壓力比=3-4；

n——膨脹指數(shù)，通常膨脹指數(shù)比壓縮指數(shù)要小，膨脹指數(shù)的大小，取決于氣體的質(zhì)量，以及膨脹過程中傳給氣體的熱量的多少，傳給的熱量多，膨脹指數(shù)小，膨脹過程趨于等溫過程；傳給的熱量少，膨脹指數(shù)大，膨脹過程趨于絕熱過程。

由上述兩式我們可以看出進(jìn)、排氣壓力與功率成正比關(guān)系，進(jìn)排氣壓力的上升都會使耗功增加。

根據(jù)PV=nRT，壓縮機(jī)入口溫度升高會使壓力體積乘積上升，使耗功上升，雖然氨氣非理想氣體，但其影響也是有的，較難估算。

2　氨壓機(jī)超負(fù)荷原因PI曲線表象分析

該機(jī)在正常運(yùn)行過程中電機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)超電流的情況，最高為21.89 A，額定電流21 A。同時(shí)電機(jī)定子溫度也在波動，于2015年11月7日13點(diǎn)35分達(dá)到峰值112.01℃，此時(shí)電流為21.89 A。通過與電氣專業(yè)的多次對比和溝通，發(fā)現(xiàn)當(dāng)定子溫度高于正常運(yùn)行值時(shí)，通常是超電機(jī)額定電流的，因此可以判斷定子溫度過高是由于壓縮機(jī)本身超負(fù)荷運(yùn)行引起。對于壓縮機(jī)的超負(fù)荷問題，主要從入口溫度、入口流量、一級吸氣壓力、二級排氣壓力、介質(zhì)成分幾個(gè)方面來考慮。

2.1入口溫度

氨壓機(jī)正常運(yùn)行一級進(jìn)氣溫度基本在15℃以上，最高達(dá)到30℃以上，遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)工況-10~0℃。從PI曲線（如圖1）上看與定子溫度并沒有太大聯(lián)系，但也畢竟不是正常工況。

圖1　 一級進(jìn)氣溫度與定子溫度的關(guān)系

2.2入口流量

氨壓機(jī)的入口流量為PI中“氨精制”畫面的FI870602、FIQ870701、FIQ870703、FIQ870601之和，從圖2、圖3可以看出：在11-7 13:35時(shí)也就是定子溫度最高值時(shí)，幾個(gè)流量計(jì)之和確實(shí)為近段時(shí)間的峰值。

圖2　 流量與定子溫度的關(guān)系

圖3　 流量與定子溫度的關(guān)系

入口流量上升，而壓縮機(jī)的處理量取決于行程容積，氣體會在入口集聚，結(jié)果會使入口壓力上升，根據(jù)壓縮機(jī)的任意j級的指示功率對理想氣體的計(jì)算公式，可知壓縮機(jī)入口流量增加會導(dǎo)致耗功增加。

2.3進(jìn)排氣壓力

從圖4、圖5可以看出，一級吸氣壓力和二級排氣壓力與定子溫度有比較明顯的關(guān)系，盡管二級排氣的壓力并沒有超設(shè)計(jì)壓力1.8 MPa。發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象后已及時(shí)與工藝溝通，降低進(jìn)氣補(bǔ)充氨氣量使入口壓力適當(dāng)降低；氨壓機(jī)出口氨冷器發(fā)現(xiàn)冷卻效果并不理想，后路溫度降不下來，目前氨冷器和液氨罐V8715A等設(shè)備都已臨時(shí)采用拆除保溫水沖冷卻的方法冷卻，從曲線來看效果比較明顯。

圖4　 一級進(jìn)排氣壓力與定子溫度的關(guān)系

圖5　 二級進(jìn)排氣與定子溫度的關(guān)系

2.4介質(zhì)成分

根據(jù)PV=NRT，摩爾質(zhì)量不同，會造成P或T有一定的變化。氣體密度不同，相同體積的輸氣量，輸送密度較大的工作介質(zhì)耗功增加，從而使壓縮機(jī)超功率。在實(shí)際運(yùn)行過程中，氨氣中有可能會竄入其他密度較大的介質(zhì)，由于我司化驗(yàn)室能力有限，不能對工藝氣成分進(jìn)行分析。因此介質(zhì)成分尤其是超負(fù)荷狀態(tài)下的介質(zhì)成分對壓縮機(jī)的影響程度還不能明確。

3　結(jié)語

通過以上敘述可以看出，對壓縮機(jī)超負(fù)荷的原因通過PI曲線的表象分析與之前的理論分析相吻合。由此可以得出結(jié)論：氨壓機(jī)過載問題主要與一級吸氣、二級排氣壓力有關(guān)，介質(zhì)成分和入口溫度的問題還有待觀察。兩級壓比方面，一級超壓比的情況較多，基本超0.1左右；二級的壓比大多在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。排氣溫度方面，一級排氣由于吸氣溫度高而長期處于超溫狀態(tài)；二級排氣溫度比較正?；径荚?25℃以內(nèi)。目前，我司已向設(shè)計(jì)院提出額外增加一臺氨氣冷卻器的技改方案，設(shè)計(jì)院正在深化設(shè)計(jì)，以期從根本上解決氨壓機(jī)超負(fù)荷問題。

[1] 姜培正.過程流體機(jī)械，2001.8

[2] 孫品同，于克營.壓縮比對往復(fù)式壓縮機(jī)功耗的影響[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2008, (5)

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