摘 要：母站（標(biāo)準(zhǔn)站）用機(jī)械往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力往往位于城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的中壓-次高壓之間，采用多級(jí)（4-5）壓縮，其能耗較高，若進(jìn)氣壓力變化或者級(jí)間壓縮比設(shè)計(jì)不合理，則易造成級(jí)間排溫過(guò)高。針對(duì)上述問(wèn)題，本文采用理論分析和實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)合，分析無(wú)級(jí)余隙調(diào)節(jié)技術(shù)在改善壓縮機(jī)級(jí)間排溫，降低能耗方面的可行性，為母站（標(biāo)準(zhǔn)站）機(jī)械往復(fù)式壓縮機(jī)的工況改善、節(jié)能降耗提供新的途徑和方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械往復(fù)式壓縮機(jī) 余隙調(diào)節(jié) 工況改善 節(jié)能降耗 壓縮比

1、機(jī)械往復(fù)式壓縮機(jī)工況調(diào)節(jié)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)外常用的往復(fù)式壓縮機(jī)工況調(diào)節(jié)方式有：電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、旁路回流調(diào)節(jié)、頂開(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)、連通補(bǔ)助余隙調(diào)節(jié)。其中可實(shí)現(xiàn)氣量全程無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的只有頂開(kāi)氣閥氣量調(diào)節(jié)法和余隙調(diào)節(jié)法。由于頂開(kāi)吸氣閥的時(shí)間有精確要求，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是高速運(yùn)動(dòng)部件，所以對(duì)控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求高、投資很高。余隙調(diào)節(jié)方式中還有采取機(jī)械式調(diào)節(jié)余隙，但因其絲杠加工難度、余隙調(diào)節(jié)量為定值以及操作難以控制等因素?zé)o法實(shí)現(xiàn)隨工況無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，而采取液壓控制技術(shù)與余隙調(diào)節(jié)技術(shù)配合的新無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)新技術(shù)，可不改變壓縮機(jī)原主體結(jié)構(gòu)，僅改造壓縮機(jī)缸蓋，而不改變機(jī)組原控制系統(tǒng)，通過(guò)電液控制方式來(lái)控制可變余隙容積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)壓縮機(jī)運(yùn)行工況的目的。

2、無(wú)級(jí)余隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

壓縮機(jī)余隙工況調(diào)節(jié)系統(tǒng)由余隙執(zhí)行機(jī)構(gòu)和液壓站組成，其結(jié)構(gòu)示意圖、執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖以及液壓站控制系統(tǒng)示意圖分別如下圖1所示。

可調(diào)余隙執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由余隙缸、余隙活塞和液壓缸等組成，如圖2所示，其動(dòng)力源和控制部分由一個(gè)小型液壓站提供。

3、無(wú)級(jí)余隙調(diào)節(jié)技術(shù)在天然氣母站（標(biāo)準(zhǔn)站）工程應(yīng)用

（1）、增加無(wú)級(jí)余隙調(diào)節(jié)裝置對(duì)安全性影響

根據(jù)調(diào)研荊門(mén)石化、高橋石化等單位的余隙調(diào)節(jié)裝置，其大多應(yīng)用在加氫壓縮機(jī)組中，氫氣的爆炸極限為4%-75%，而天然氣的爆炸極限為5%-15%，且氫氣、天然氣的密度均比空氣輕，在泄漏時(shí)往上擴(kuò)散，由此可知?dú)錃獾奈ｋU(xiǎn)程度遠(yuǎn)高于天然氣，而無(wú)級(jí)余隙調(diào)節(jié)裝置已經(jīng)在荊門(mén)石化安全運(yùn)行5年，尚未因其引起任何安全事故，因此可側(cè)面證明其安全性有保障。

（2）、余隙調(diào)節(jié)對(duì)軸功率影響

壓縮機(jī)余隙容積增大時(shí)，壓縮行程中（缸蓋端）活塞力升高速率降低，同時(shí)余隙內(nèi)殘留的高壓氣體會(huì)在膨脹行程（缸蓋端）中推動(dòng)活塞向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這兩種結(jié)果都會(huì)減少曲軸連桿的受力，降低曲軸軸功率。

壓縮機(jī)的軸功率可按下式計(jì)算：

（3）、余隙調(diào)節(jié)對(duì)壓縮機(jī)排氣溫度的影響

壓縮機(jī)的排氣溫度與壓縮比的關(guān)系：

（4）、應(yīng)用基礎(chǔ)條件

應(yīng)用基礎(chǔ)條件為一臺(tái)美國(guó)Ariel制造的6缸4級(jí)壓縮機(jī)，其主要參數(shù)如下表1 ：其型號(hào)為JGA/6，進(jìn)氣壓力設(shè)計(jì)值為0.8-1.2MPa，排氣壓力為20MPa，設(shè)計(jì)排量為3685Nm3/h，軸功率為450KW。實(shí)際情況下，進(jìn)氣壓力為0.792，排量為2100Nm/h3，運(yùn)行電流為610A。由于進(jìn)氣壓力較低，一級(jí)壓縮比達(dá)到3.437，二排溫度達(dá)到162-173℃（高于壓縮機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值150℃）。

（5）、應(yīng)用效果

針對(duì)該壓縮機(jī)一級(jí)、二級(jí)壓縮比大，二級(jí)排溫超溫現(xiàn)象，通過(guò)給一級(jí)氣缸，二級(jí)氣缸卸下缸蓋，裝上余隙調(diào)節(jié)執(zhí)行油缸，調(diào)節(jié)一級(jí)氣缸、二級(jí)氣缸的余隙容積，從而改變其壓縮比（1、2級(jí)氣缸壓縮比調(diào)整值為2.34）。另外，通過(guò)調(diào)壓撬調(diào)節(jié)，將壓縮機(jī)入口壓力提升至1.2Mpa。

按照上述方法進(jìn)行安裝余隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)后：二排溫度穩(wěn)定在139℃左右，運(yùn)行電流值由之前610A下降至520A，排量由之前2100 Nm3/h提高至2600 Nm3/h。

根據(jù)上述結(jié)果，二排溫度顯著降低，降低幅度約在31℃，電機(jī)瞬時(shí)電流平均降低90A，壓縮機(jī)排量從原來(lái)的2100Nm3/h提升到現(xiàn)在的2600Nm3/h

根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，改造后的2#壓縮機(jī)每小時(shí)較之改造之前節(jié)省功率為120KW（P=1.732UI，其中U取380V，電流為瞬時(shí)電流值），比之前節(jié)能25%以上，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)電價(jià)水平，每小時(shí)可節(jié)約80-110元。

4、結(jié)論

1、該無(wú)級(jí)余隙調(diào)節(jié)技術(shù)針對(duì)多級(jí)機(jī)械往復(fù)式壓縮機(jī)級(jí)間排溫改善明顯，節(jié)能降耗效果顯著。

2、該無(wú)級(jí)余隙調(diào)節(jié)技術(shù)雖增加余隙容積，降低壓縮機(jī)效率，但進(jìn)氣壓力提高，單位時(shí)間內(nèi)入口吸入的標(biāo)方流量增加，因此，排量有所提升，降低單方氣的加工成本。

3、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單易行，投資成本低。不影響其它設(shè)備正常工作，保證加氣站邊改造邊運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，由于整個(gè)機(jī)構(gòu)沒(méi)有高速運(yùn)動(dòng)部件，且控制為獨(dú)立控制，因此故障率低，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

4、改善壓縮機(jī)級(jí)間排溫可減少因高溫引起易損件、備件頻繁更換問(wèn)題，可節(jié)約部分維修保養(yǎng)成本。

作者簡(jiǎn)介：

葉雙（1988-），男，籍貫：湖北武漢，當(dāng)前職務(wù)：技術(shù)管理，當(dāng)前職稱(chēng)：助理工程師，學(xué)歷：本科。