可調余隙容積技術在加氫往復式壓縮機上的應用

丁大衛 鄂強 盧彥（錦西石化分公司）

可調余隙容積技術在加氫往復式壓縮機上的應用

丁大衛 鄂強 盧彥（錦西石化分公司）

介紹了往復式壓縮機常用的氣量調節方法及調余隙容積調節的原理與結構，并結合錦西石化100×104t/a柴油加氫改質裝置往復式壓縮機可調余隙容積技術改造的實例，對其進行簡易分析，降低了機組運行能耗成本，為其它同類場合的技術改造提供參考。

往復式壓縮機 余隙容積 氣量調節 效益

錦西石化分公司100×104t/a柴油加氫改質裝置往復式壓縮機組是該裝置的關鍵設備之一，為裝置的正常生產提供高壓的反應氫氣。裝置原始設計配備往復式壓縮機組3臺，2臺用于生產1臺做為備用，一級排氣抽出部分氣體供應航煤系統作反應用氫。因多種原因，裝置實際生產中航煤系統從未投運，往復式壓縮機日常運轉變成1臺生產、2臺備用，運轉機組多余的一級氣體采取返回一級入口的控制方法，浪費了大量的能量，且壓縮機一級缸做了大量無用功，影響機組的穩定性和使用壽命。

1 壓縮機組參數簡介

4M 80-50/9.8-25-15/25-125BX為大型對稱平衡型往復壓縮機，同步電動機直聯驅動，H型對稱排列，外形尺寸為10980mm×9660mm×4930 mm。該壓縮機屬于三級壓縮，各級壓縮設有返回控制閥,可以控制各級壓縮出口壓力。一級缸設計吸排氣量為27500Nm3/h，在一級壓縮出口設計抽出7900Nm3/h的氫氣到航煤精制系統，其余19600Nm3/h的氫氣進入二級壓縮缸進行再壓縮。主要性能參數見表1。

表1 K 1102 A往復式壓縮機主要性能參數

2 往復式壓縮機常用氣量調節方法

2.1 旁路調節

旁路調節即為返回調節，排氣管路設計旁通管路與旁通閥門返回連接至進氣管路。調節時只需開啟旁通閥，部分壓縮完氣體便返回至進氣管路中。這種調節方法靈活簡單，但是浪費了多余氣體的壓縮功，經濟性差，一般作為微調手段。

2.2 轉速調節

轉速調節即通過改變壓縮機的轉速來調節排氣量，一般適用在驅動機為內燃機或汽輪機的機組上。電動機驅動一般采用變頻技術，大功率、高壓變頻器價格昂貴，目前很少采用。此外，變轉速調節極易造成機組潤滑不充分、部件磨損加劇、振動增加等不良影響。

2.3 可調頂開氣閥調節

可調頂開氣閥調節即在壓縮機做功過程中通過外設裝置精確計算強制頂開進氣閥，使進氣過程中吸入的氣體返回進氣管路中。此調節手段可實現連續可變大范圍調節，另機組只需壓縮實際需要的氣體，節能效果顯著。目前常用的為賀爾碧格的H y d r o COM系統。

2.4 可調余隙容積調節

余隙容積調節即在往復式壓縮機組氣缸外另設一可調式空腔，調節連接氣缸的可調式空腔大小，即調整余隙容積大小，進而達到調整排氣量的目的[1]。

3 余隙容積調節應用

本裝置往復式壓縮機組技術改造選用的可調余隙自動無級調節系統（簡稱A SSV1.0系統）見圖1、圖2，對雙作用壓縮機能實現氣量在60%~100%范圍調節，配合機組本身的全頂開氣閥加卸載荷調節（負荷三擋：零負荷、外側氣閥做功的50負荷、全做功的滿負荷），可實現氣量全范圍調節[2]。增大往復式壓縮機的余隙容積，壓縮機的排氣量減小，機組所需的功耗也減少。

3.1 結構組成

可調余隙容積調節系統由執行機構、液壓油站、控制系統、輔助系統等部分組成。

執行機構由新余隙缸、余隙活塞和液壓缸等組成，取代機組原氣缸端蓋。

液壓油站包括電動機、油泵、蓄能器、油箱等，油泵工作采取間隙式工作設計，油泵根據設定的聯鎖啟停油壓大小自行運轉。

控制系統根據主控變量或手動給定參數，通過可編程控制器(PLC)、伺服閥、位移傳感器、伺服油缸組成的電液位置控制系統，通過輸入信號調節控制液壓油壓力，進而調節余隙活塞位置，即調整余隙容積大小，最終實現壓縮機排氣量和級間壓縮比的調節控制。實際操作時可根據需要選擇D CS遠程控制、現場自動控制、現場手動控制3種方式[3]。

輔助系統主要包括泄露氣體放空、泄壓報警等安全保護措施。

3.2 應用效益分析

錦西石化100×104t/a柴油加氫改質裝置往復式壓縮機組經采用余隙容積調節技術改造后，經過一段時間的平穩運行，現將機組在氫氣流量不變，各級壓力和系統壓力不變的前提下，測試的參數見表2。

表2 K 1102 A增設余隙調節主要測試參數

通過測試可知機組增設可調余隙調節后，降低機組的工作電流，達到省功節能的效果。在滿足生產需求的前提下，節約電流的多少，與機組的操作有關。機組的排氣溫度影響甚微，可以忽略不計。

此外，機組余隙增大會降低壓縮過程中活塞力的升高速率，膨脹過程中氣缸內高壓氣體推動活塞往內側運動，可以減少曲軸連桿的受力。增設的可調余隙容積調節系統執行機構安裝在氣缸端蓋部位。

4 結論

1）該系統結構簡單、維護方便。

2）該系統操作簡單、方式靈活。

3）優化了機組的操作工況，降低機組的運行能耗成本。

4）能延長機組易損件的工作壽命，降低機組的運行維護成本。

[1]宋天民.煉油廠動設備[M].北京:中國石化出版社,2006:88-92.

[2]姬忠禮.泵和壓縮機[M].北京:石油工業出版社,2007:198-214.

[3]王福利.壓縮機組[M].北京:中國石化出版社,2001:20-81.

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.019

丁大衛，工程師，從事設備管理工作，E-mail：qinjanzhong@163.com，地址：遼寧省葫蘆島市錦西石化機械動力處，125001。

2012-02-14）