[摘 要]往復(fù)式壓縮機(jī)具有效率高、壓力及流量覆蓋范圍廣泛、結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油化工、國防、以及冶金等行業(yè)。但是在石油化工領(lǐng)域，由于生產(chǎn)負(fù)荷以及生產(chǎn)需求的變化，大多數(shù)的往復(fù)壓縮機(jī)組并不能處于滿負(fù)荷的工作狀態(tài)，此時(shí)就需要對氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其運(yùn)行能夠滿足生產(chǎn)負(fù)荷要求。通過對在實(shí)際生產(chǎn)中的往復(fù)式壓縮機(jī)的氣量調(diào)節(jié)方式進(jìn)行介紹及對比，分析其優(yōu)缺點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]往復(fù)式壓縮機(jī) 氣量調(diào)節(jié) 優(yōu)缺點(diǎn) 分析

中圖分類號：V845.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）20-0046-01

往復(fù)式壓縮機(jī)具有效率高、流量大、壓力范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、機(jī)械等領(lǐng)域[1]。在石油化工生產(chǎn)中往復(fù)式壓縮機(jī)的地位是其他種類壓縮機(jī)不能夠替代的。但是對于一臺往復(fù)式壓縮機(jī)來說，其額定的排氣量在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期就已經(jīng)確定，然而在實(shí)際生產(chǎn)中，往復(fù)式壓縮機(jī)并非總處于滿負(fù)荷的工作狀態(tài)[2]，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中通過對壓縮機(jī)的氣量調(diào)節(jié)來滿足生產(chǎn)需要的負(fù)荷。

目前在化工生產(chǎn)中往復(fù)式壓縮機(jī)的氣量調(diào)節(jié)主要包括以下幾種：（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；（2）旁路調(diào)節(jié)；（3）全程頂開吸氣閥調(diào)節(jié)；（4）余隙調(diào)節(jié)；（5）無級氣量調(diào)節(jié)（部分行程壓開吸氣閥）。[2]下面對幾種氣量調(diào)節(jié)方式進(jìn)行介紹及比較。

1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)一般用于驅(qū)動機(jī)功率較小的電動機(jī)或者驅(qū)動機(jī)為內(nèi)燃機(jī)或汽輪機(jī)的壓縮機(jī)。對于電動機(jī)的調(diào)節(jié)方式采用變頻器改變驅(qū)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，可對排氣量在60%-100%的范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)節(jié)。采用此種方式具有壓縮機(jī)機(jī)械摩擦損失小、只改變單位時(shí)間內(nèi)壓縮機(jī)的工作循環(huán)次數(shù)并沒有改變循環(huán)過程，在機(jī)組的背壓沒有發(fā)生改變的情況下壓縮機(jī)的壓縮比不會發(fā)生變化，并且壓縮機(jī)機(jī)體并不需要額外安裝其他裝置等優(yōu)點(diǎn)。但是由于受到驅(qū)動電機(jī)自身的限制，在對電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊較大、機(jī)體容易產(chǎn)生振動造成連鎖停車、運(yùn)動部件磨損增加、有時(shí)候還會造成壓縮機(jī)的供油量不足、不能夠長時(shí)間在低負(fù)荷下工作[3]，調(diào)節(jié)范圍有限。此方法多用于離心式壓縮機(jī)，化工生產(chǎn)中往復(fù)式壓縮機(jī)采用此種調(diào)節(jié)方式并不多見。

2、旁路調(diào)節(jié)

旁路調(diào)節(jié)是化工生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用的一種調(diào)節(jié)方式。主要是通過管路中的旁通閥將機(jī)組排出的多余的氣量經(jīng)管道回流到機(jī)組的入口，以滿足生產(chǎn)的負(fù)荷要求。這種調(diào)節(jié)方式具有調(diào)節(jié)方式最簡單、能夠進(jìn)行連續(xù)的氣量調(diào)節(jié)、同時(shí)不改變壓縮機(jī)各級的壓縮比、能夠保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。該方式雖然被普遍應(yīng)用，但是在能耗方面也存在著很大的缺點(diǎn)，旁路調(diào)節(jié)并沒有改變壓縮機(jī)原有的壓縮過程，多余的返回氣體仍然被壓縮，并沒有降低壓縮機(jī)的功耗，使壓縮機(jī)做了許多無用功，浪費(fèi)了大量的能源。同時(shí)在生產(chǎn)操作中由于高壓氣體的返回容易造成入口分液罐超壓。

3、全程頂開吸氣閥調(diào)節(jié)

全程頂開吸氣閥調(diào)節(jié)是通過外在的執(zhí)行機(jī)構(gòu)給吸氣閥一個(gè)外力使吸氣閥強(qiáng)制被壓開并保持在壓開的狀態(tài)，使壓縮機(jī)吸入的氣體全部經(jīng)吸氣閥返回到入口，此種調(diào)節(jié)方式具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、調(diào)節(jié)過程中氣體只需要克服氣閥開啟和關(guān)閉的阻力所造成的低功耗。也是一種被廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)方式。該方式的缺點(diǎn)是只能夠?qū)饬窟M(jìn)行0%、（25%）、50%、（75%）、100%的階梯調(diào)節(jié)[4]、調(diào)節(jié)范圍有限僅限于粗調(diào)節(jié)并不能做到精確調(diào)節(jié)、同時(shí)長時(shí)間的頂開吸氣閥容易造成吸氣溫度過高。此方式在化工生產(chǎn)中大多數(shù)用于備用壓縮機(jī)的等氣量的切換過程中。

4、余隙調(diào)節(jié)

往復(fù)式壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)都要留有一定的余隙容積，該容積的主要目的是防止氣體在壓縮過程中產(chǎn)生液體造成撞缸事故以及起到一定的緩沖作用。余隙調(diào)節(jié)的方式是在氣缸的缸頭端加裝一個(gè)外部的腔體，增大了壓縮機(jī)的余隙容積，從而使壓縮機(jī)的容積系數(shù)減小、使機(jī)組的排氣量降低。通過對加裝的外部腔體容積的改變能夠?qū)ε艢饬繉?shí)現(xiàn)不同范圍的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的范圍一般為60%-100%。日常生產(chǎn)中對余隙調(diào)節(jié)方式通常采用手動調(diào)節(jié)或者自動液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。該方式具有對執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求低、調(diào)節(jié)時(shí)氣體的阻力損失小等優(yōu)點(diǎn)。但是余隙調(diào)節(jié)的速度比較緩慢，不能夠及時(shí)對氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)、同時(shí)由于現(xiàn)在壓縮機(jī)多為采用雙作用氣缸，對氣缸改造的難度大所以不適合于現(xiàn)有設(shè)備的改造、自動控制系統(tǒng)復(fù)雜。故目前國內(nèi)化工生產(chǎn)中對壓縮機(jī)的余隙調(diào)節(jié)應(yīng)用較少，并沒有得到實(shí)際的推廣。

5、無級氣量調(diào)節(jié)

無級氣量調(diào)節(jié)也叫局部行程頂開吸氣閥調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)方式依靠的是額外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，目前國內(nèi)多采用液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在壓縮機(jī)吸氣的過程中打開吸氣閥，在氣體壓縮的過程中適時(shí)的撤銷所施加的強(qiáng)制外力造成吸氣閥的延時(shí)關(guān)閉，使得一部分氣體返回至壓縮機(jī)的入口沒有參與壓縮過程。通過對吸氣閥關(guān)閉的時(shí)間的控制使得機(jī)組實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)的負(fù)荷的無級調(diào)節(jié)。該方法節(jié)能效果顯著、理論上能夠?qū)崿F(xiàn)氣量的0%-100%全量程的連續(xù)調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)時(shí)能夠保證壓縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證無級調(diào)量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)20%-100%負(fù)荷氣量調(diào)節(jié)范圍。但該方法對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度要求較高、對配套控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精密性要求嚴(yán)格、同時(shí)該系統(tǒng)對吸氣閥的閥片壽命也會有一定的影響。

6、結(jié)語

節(jié)能減排是當(dāng)下社會發(fā)展的的主題，也是轉(zhuǎn)變工業(yè)發(fā)展方式、提高社會生產(chǎn)率的關(guān)鍵。對于現(xiàn)代化工工業(yè)中，大型機(jī)組的節(jié)能措施對于一個(gè)企業(yè)的效益有著非常重要的影響，所以對于往復(fù)式壓縮機(jī)來說能夠找到一個(gè)合理的氣量調(diào)節(jié)方式對于企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高機(jī)組的運(yùn)行效率具有非常重要的意義。通過對上面幾種方式的介紹及對比，結(jié)合目前化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，對于大型往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)組大部分采用旁路調(diào)節(jié)與無級氣量調(diào)節(jié)方式相結(jié)合的一種復(fù)雜的控制方案，其中旁路調(diào)節(jié)主要作用在壓縮機(jī)在0%-50%負(fù)荷時(shí)，無級氣量調(diào)節(jié)主要作用在壓縮機(jī)為50%以上負(fù)荷時(shí)。由于目前無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動化控制技術(shù)已經(jīng)成熟，僅需要較低的人工干預(yù)，自動化程度高。這種組合控制能夠使壓縮機(jī)達(dá)到最廣的氣量調(diào)節(jié)范圍，同時(shí)也能夠使節(jié)能效果最大化，因此在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

鄭喜龍，男，2013年畢業(yè)于北京化工大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，目前從事一線生產(chǎn)工作，助理工程師職稱。