汪偉

（中油濟柴成都壓縮機分公司，四川 成都 610100）

1 引言

往復(fù)活塞式壓縮機是一種容積式壓縮機，通過活塞在壓縮腔內(nèi)做往復(fù)直線運動來實現(xiàn)介質(zhì)的壓縮與輸送。往復(fù)活塞式壓縮機是我國石油化工行業(yè)的核心設(shè)備，是現(xiàn)代化工業(yè)的基礎(chǔ)裝備。往復(fù)活塞式壓縮機按動力驅(qū)動形式可分為電驅(qū)、燃驅(qū)、柴油機驅(qū)動等，其中燃驅(qū)壓縮機按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式與分體式兩種類型，分別以美國庫柏公司的DPC系列和國內(nèi)制造的ZTY系列為整體式天然氣發(fā)動機-壓縮機為代表，以國內(nèi)制造的RTY系列為分體式壓縮機代表。如何充分滿足用戶實際需求經(jīng)濟實用成為用戶選擇壓縮機產(chǎn)品所考慮的基本的主要因素。因此對比探討整體式與分體式適用性選擇對于壓縮機選擇具有指導(dǎo)意義。以下就整體式及分體式的天然氣發(fā)動機工作原理進行介紹，并從技術(shù)特點、結(jié)構(gòu)參數(shù)、運維成本三個方面進行對比分析。

2 整體式與分體式機組天然氣發(fā)動機工作原理介紹

2.1 整體式機組兩沖程天然氣發(fā)動機工作原理

整體式壓縮機組采用二沖程燃氣發(fā)動機驅(qū)動，二沖程指曲軸每循環(huán)一周，活塞完成一個工作沖程。即活塞在兩個沖程內(nèi)完成壓縮、點火、膨脹做功、排氣和掃氣四個步驟。圖1右上部分表示發(fā)動機壓縮、點火、膨脹做功過程工作原理，圖1右下表示排氣和掃氣過程工作原理。

圖1 四沖程、二沖程發(fā)動機工作原理圖

2.2 分體式機組四沖程天然氣發(fā)動機工作原理

分體式壓縮機組配套使用的天然氣發(fā)動機一般采用四沖程，其工作原理是將空氣與天然氣以一定的比例混合，混合氣體經(jīng)壓縮點火燃燒而產(chǎn)生熱能，產(chǎn)生的高溫高壓氣體推動活塞作往復(fù)直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機構(gòu)對外輸出機械能。圖1左部分表示四沖程天然氣發(fā)動機完成一個工作循環(huán)，即：進氣、壓縮、膨脹做功和排氣。

3 整體式與分體式對比分析

3.1 整體式機組與分體式機組技術(shù)特點對比

3.1.1 整體式機組的技術(shù)特點

整體式天然氣壓縮機組又稱整體式燃氣摩托壓縮機組（圖2所示）；該機組由動力缸、壓縮缸組成，共用一個機身、一根曲軸。該系列機組具有如下特點：

圖2 整體式壓縮機結(jié)構(gòu)示意圖

（1）該機組為二沖程燃氣發(fā)動機，采用DEMA標準，低速重載；

（2）發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單，運行維護成本較低；

（3）轉(zhuǎn)速低，皮實耐用，易損件壽命長，無返廠大修；

（4）發(fā)動機燃料適應(yīng)能力強。適應(yīng)各種燃氣的低熱值；

（5）潤滑系統(tǒng)簡單且可靠。機組內(nèi)部運動件采用飛濺潤滑，動力缸內(nèi)采用強制潤滑，潤滑油無污染，使用壽命可達6000h以上；

（6）發(fā)動機特性曲線是直線，最低負荷功率為標定功率的36%，機組排量調(diào)節(jié)范圍寬；

（7）機組無需外接電源、水源；

（8）應(yīng)用領(lǐng)域：可用于集氣外輸、油氣處理和加工、氣舉、輕烴回收；

（9）工作介質(zhì)：天然氣、煤層氣、頁巖氣、油田伴生氣、閃蒸氣。

3.1.2 分體式機組的技術(shù)特點

分體式壓縮機采用中高速壓縮機與天然氣發(fā)動機通過聯(lián)軸器連接構(gòu)成壓縮機組，具有如下特點：

（1）天然氣發(fā)動機功率匹配選擇范圍大，大排量、場站配置數(shù)量少。

（2）機組轉(zhuǎn)速高，相同排量情況下，體積小，重量輕。

（3）可用于集氣外輸、采氣和注氣（儲氣庫）、油氣處理和加工、氣舉、輕烴回收、天然氣液化、煉化、氣體鉆井、管道試壓。需要野外流動作業(yè)的場所。

（4）工作介質(zhì)：天然氣、煤層氣、頁巖氣、油田伴生氣、閃蒸氣、空氣、氮氣、二氧化碳、氫氣、氮氫氣等。

圖3 分體式壓縮機組布局示意圖

3.2 整體式壓縮機與分體式壓縮機結(jié)構(gòu)參數(shù)對比表

表1

3.3 使用維護費用、大修理對比

（1）整體式壓縮機初次投入成本略高，但機組運行效率優(yōu)于分體機，運行維護費用低于分體機，所以總的使用成本低于分體機。(圖4所示）

圖4 整體式-分體式運行維護費用曲線圖

（2）整體式壓縮機對操作維護人員素質(zhì)要求低，分體式壓縮機的發(fā)動機操作、維護保養(yǎng)需專業(yè)人員；

（3）整體式壓縮機大修周期為40000小時現(xiàn)場進行。分體機組大修周期為20000小時需返廠；分體機組運行維護、大修周期均高于整體機。（圖5所示）

圖5 整體式-分體式運行維護周期曲線圖

4 結(jié)語

根據(jù)以上對比分析可知：整體式系列天然氣發(fā)動機—壓縮機組具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟耐用、維護保養(yǎng)便利、故障率低等優(yōu)點，尤其適用于現(xiàn)場燃料氣氣質(zhì)條件差、無電和水源的邊緣地區(qū)的單井天然氣增壓的場合。缺點是裝機容量?。ㄗ畲髥闻_機組功率630kW）、需固定安裝，同功率占地面積大。壓縮介質(zhì)單一，一般僅用于壓縮天然氣。

分體式系列壓縮機具有配套天然氣發(fā)動機功率范圍選擇大100-3600kW、可固定安裝或移動作業(yè)，同功率占地面積小、可壓縮不同介質(zhì)等優(yōu)點；特別適用于要求高壓（排氣壓力35MPa以上）、大排量儲氣庫壓縮機的采氣和注氣；需移動作業(yè)的高壓氣舉以及需壓縮特殊介質(zhì)的空氣鉆井、氮氣、二氧化碳火驅(qū)的工藝需求。缺點是對現(xiàn)場燃料氣氣質(zhì)條件要求較高；維護保養(yǎng)天然氣發(fā)動機需專業(yè)人員、費用相對較高。

綜上所述，根據(jù)以上對整體式與分體式的對比分析，兩種結(jié)構(gòu)的壓縮機各有優(yōu)劣勢及不同的應(yīng)用范圍，用戶可根據(jù)現(xiàn)場條件、工藝要求、場地面積、適用性、經(jīng)濟性、維修條件等因素綜合考慮，進行科學(xué)合理的選擇，使壓縮機效能最大化。