摘 要：針對往復(fù)式天然氣壓縮機的節(jié)能降耗問題，本次研究首先對往復(fù)式天然氣壓縮機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理進行分析，對其能耗的影響因素進行深入研究，提出節(jié)能降耗的相關(guān)措施，為降低天然氣的輸送成本奠定基礎(chǔ)。研究表明：輸氣指數(shù)、設(shè)備容積以及氣體溫度是影響往復(fù)式天然氣壓縮機能耗的重要因素，因此，相關(guān)企業(yè)需要從引入PIC系統(tǒng)、加強維護、檢測漏氣部件、保持進氣系統(tǒng)穩(wěn)定、控制空燃比以及優(yōu)化冷卻工作等六方面入手，分別采取多項有效措施，進而達到往復(fù)式天然氣壓縮機節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式天然氣壓縮機;節(jié)能降耗;工作原理;影響因素;PIC系統(tǒng)

往復(fù)式天然氣壓縮機是天然氣長輸管道沿線的重要設(shè)備，其主要可以發(fā)揮對天然氣增壓的目的，目前，各個行業(yè)都非常重要設(shè)備的節(jié)能降耗工作，對于天然氣輸送行業(yè)而言也是如此，要想達到整個天然氣輸送過程節(jié)能降耗的目的，必須對往復(fù)式天然氣壓縮機進行節(jié)能降耗研究[1]。針對往復(fù)式天然氣壓縮機的節(jié)能降耗問題，本次研究結(jié)合我國往復(fù)式壓縮機的使用情況，對其工作原理以及能耗的影響因素進行多方面的研究，從多個角度出發(fā)提出節(jié)能降耗的相關(guān)措施，為提高天然氣輸送的經(jīng)濟效益奠定基礎(chǔ)。

1 往復(fù)式天然氣壓縮機結(jié)構(gòu)及原理

1.1 基本結(jié)構(gòu)

對于往復(fù)式天然氣壓縮機而言，其主要由兩部分構(gòu)成，分別是主機以及輔機，其中，主機主要包括氣缸、活塞以及密封部件等構(gòu)成，輔機主要由冷卻系統(tǒng)以及潤滑系統(tǒng)等構(gòu)成。根據(jù)工作需要的不同，壓縮機組可以由不同的列構(gòu)成，每一列中都包括相同的活塞以及連接筒，在氣缸的一側(cè)使用密封填料將其填滿，另一側(cè)連接刮油環(huán)，如果壓縮機的連桿相對較大，則可以將其連接到曲柄銷上，使得連桿與曲軸可以一起運動，如果壓縮機的連桿相對較小，可以將其連接到十字頭上，使得連桿與十字頭之間可以一起運動[2]。

1.2 工作原理

在往復(fù)式壓縮機運行的過程中，曲軸將會在電動機的帶動下旋轉(zhuǎn)，通過連桿部件，曲軸將會帶動活塞做往復(fù)式運動，此時活塞與氣缸之間的封閉空間也將會產(chǎn)生周期性的變化，當曲軸轉(zhuǎn)動一周時，曲軸將會帶動活塞進行一次往返運動，此時氣缸與活塞之間的封閉空間將會產(chǎn)生進氣、壓縮以及排氣三個關(guān)鍵過程，三個關(guān)鍵過程構(gòu)成了壓縮機的工作周期，這就是往復(fù)式壓縮機運行的基本工作原理。

2 往復(fù)式天然氣壓縮機能耗影響因素

2.1 輸氣指數(shù)

在壓縮機使用的過程中，排出壓縮機天然氣體積與輸入壓縮機天然氣體積之間的比值可以被稱為輸氣指數(shù)，目前，隨著對壓縮機研究的不斷深入，壓縮機的生產(chǎn)工藝已經(jīng)得到了較大的提升，壓縮機的輸氣指數(shù)也已經(jīng)產(chǎn)生了較大的變化，通過現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，當壓縮機的輸氣指數(shù)提升時，壓縮機的能耗也會隨之增加，因此，降低壓縮機的輸氣指數(shù)是達到節(jié)能降耗目的的關(guān)鍵措施。

2.2 設(shè)備容積

在往復(fù)式壓縮機工作的額過程中，隨著活塞的運動，活塞與氣缸之間的空間也會出現(xiàn)較大的變化，這部分體積就是天然氣壓縮機的容積，也可以被稱為設(shè)備容積，設(shè)備的容積會對壓縮機的運行效率產(chǎn)生較大的影響，當壓縮機的容積不斷變小時，此時壓縮機就會出現(xiàn)嚴重的爆震問題，壓縮機工作的穩(wěn)定性會受到嚴重的影響，壓縮機的能耗也會隨之增加。

2.3 氣體溫度

往復(fù)式壓縮機工作的過程也可以被看作為氣體交換的過程，因此輸入到壓縮機內(nèi)的氣體溫度也會對氣缸內(nèi)的氣體產(chǎn)生重要的影響，因此當壓縮機在進行進氣作業(yè)的過程中，如果燃燒室內(nèi)的溫度相對較高，此時就會出現(xiàn)嚴重的吸氣不足問題，這種狀況會對壓縮機的運行產(chǎn)生能耗影響。

3 往復(fù)式天然氣壓縮機節(jié)能降耗措施

3.1 引入PIC系統(tǒng)

所謂的PIC系統(tǒng)主要指的是一種可編程的控制器，目前，該種系統(tǒng)已經(jīng)在其他領(lǐng)域的設(shè)備中得到了應(yīng)用，該系統(tǒng)的應(yīng)用不但有利于降低設(shè)備的能耗，還有利于保障設(shè)備的運行安全。在壓縮機內(nèi)引入PIC系統(tǒng)以后，可以對壓縮機的轉(zhuǎn)速、壓縮比等參數(shù)進行有效的控制，進而對壓縮機運行工況進行有效的調(diào)整，根據(jù)輸氣參數(shù)的變化對其運行狀況進行一定的改變，這是降低壓縮機能耗的關(guān)鍵措施，能有效提高天然氣輸送企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3.2 加強維護

在壓縮機正常工作的過程中，受到外界因素以及工作負荷等各種因素的影響，會使得壓縮機出現(xiàn)嚴重的磨損問題，部分零部件的應(yīng)力將會下降，此時壓縮機的使用壽命將會縮短，磨損問題以及應(yīng)力的變化也會對能耗產(chǎn)生嚴重的影響，因此，對壓縮機進行維護以及保養(yǎng)十分重要，在這一方面，相關(guān)企業(yè)需要制定合理的壓縮機維護保養(yǎng)周期，并制定專門的維護保養(yǎng)制度，安排專業(yè)人員定期對設(shè)備進行檢查，對出現(xiàn)問題的零部件進行更換，通過該種措施不但可以有效的提高設(shè)備的運行效率和降低能耗，同時還可以延長設(shè)備的使用壽命。

3.3 檢測漏氣部件

一般情況下，在壓縮機運行的過程中，受到各種因素的影響，可能會出現(xiàn)漏氣問題，漏氣問題會對壓縮機的運行效率產(chǎn)生嚴重的影響，因此，需要對壓縮機內(nèi)可能會出現(xiàn)漏氣問題的零部件進行有效的檢測，容易出現(xiàn)漏氣問題的零部件主要包括活塞環(huán)、進氣管道以及排氣管道等，當某一個位置出現(xiàn)漏氣問題以后，整個壓縮機內(nèi)的壓力都會出現(xiàn)降低，此時設(shè)備可能會出現(xiàn)重復(fù)性的工作，設(shè)備的運行能耗也將會提升。在這一方面，相關(guān)企業(yè)需要定期對設(shè)備進行氣密性檢測，如果發(fā)現(xiàn)漏氣問題，則需要對出現(xiàn)漏氣問題的零部件進行更換。

3.4 保持進氣系統(tǒng)穩(wěn)定

進氣系統(tǒng)是往復(fù)式壓縮機的重要組成部分，在壓縮機運行的過程中，如果天然氣中含有體積較大的雜質(zhì)，此時進氣系統(tǒng)就會出現(xiàn)嚴重的阻礙問題，進而對設(shè)備的進氣量產(chǎn)生重要的影響，當進氣量受到影響時，壓縮機內(nèi)的燃燒現(xiàn)象也會受到影響，進而影響設(shè)備的能耗，同時，還可能會引發(fā)其他類型的故障問題，因此，保持進氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要，工作人員需要對進氣系統(tǒng)進行檢查，防止進氣系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)異物，防止堵塞進氣系統(tǒng)。

3.5 控制空燃比

空燃比是往復(fù)式壓縮機運行過程中的重要參數(shù)，當壓縮機的空燃比相對較大時，就會出現(xiàn)燃燒動力不足的問題，如果壓縮機的空燃比相對較小時，就會出現(xiàn)壓縮機活塞的敲缸問題，同時，空燃比也會對壓縮機的負荷以及轉(zhuǎn)速產(chǎn)生嚴重影響，綜合而言，空燃比會對設(shè)備的安全運行以及能耗產(chǎn)生影響，因此，工作人員需要根據(jù)輸氣量的變化對空燃比進行準確的把控，使得設(shè)備的空燃比可以長期穩(wěn)定的保持在合理數(shù)值范圍內(nèi)。

3.6 優(yōu)化冷卻工作

在往復(fù)式壓縮機工作的過程中，受到負荷等因素的影響，壓縮機內(nèi)的發(fā)動機將會長期處于一種溫度較高的狀態(tài)，高溫會對發(fā)動機產(chǎn)生影響，進而影響整個設(shè)備的能耗，因此，需要對設(shè)備進行降溫處理，一般情況下，壓縮機內(nèi)都具有專門的冷卻系統(tǒng)，但是如果冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，就會對設(shè)備的安全運行產(chǎn)生影響，通過現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，當發(fā)動機的溫度可以降低到70℃左右時，其能耗可以降低3%，當發(fā)動機的溫度可以降低到80℃左右時，其能耗可以降低5%，因此，工作人員需要優(yōu)化冷卻工作，保障優(yōu)化系統(tǒng)長期處于正常工作狀態(tài)，進而將發(fā)動機的溫度維持在70℃-80℃之間，進而達到壓縮機節(jié)能降耗的目的。

4 結(jié)論

通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，往復(fù)式壓縮機是天然氣長輸管道上的重要設(shè)備，受到多種因素的影響，往復(fù)式壓縮機運行過程中所需要的能耗相對較高，這不滿足綠色發(fā)展的基本要求，因此，相關(guān)企業(yè)需要采取引入PIC系統(tǒng)、加強維護、檢測漏氣部件、保持進氣系統(tǒng)穩(wěn)定、控制空燃比以及優(yōu)化冷卻工作等各項措施，全面降低壓縮機的運行能耗，間接提高天然氣運營企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]劉洋.往復(fù)式天然氣壓縮機節(jié)能降耗技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（18）：134.

[2]楊莽代.往復(fù)式壓縮機節(jié)能降耗技術(shù)分析[J].企業(yè)導(dǎo)報， 2015（13）：49-49，56.

作者簡介：

郭樂園（1986- ），男，畢業(yè)于河南洛陽機車高級技工學(xué)校采氣工專業(yè)，高級工，主要從事天然氣集輸工作。