高速往復壓縮機的結構特點及典型應用

路偉++李寬

摘 要：本文列舉了高速往復壓縮機的結構特點及典型應用。

關鍵詞：高速往復壓縮機 結構特點 應用

中圖分類號：TH45 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0110-01

往復活塞式壓縮機是對氣體進行壓縮，產生壓縮能的設備，對氣體進行壓縮的目的是輸送氣體或者為化學反應創造必要的條件。往復活塞式壓縮機是石化技術裝備的核心設備，對石油化工工業的發展起著十分重要的作用。近年來隨著世界科技的進步，石油化工、天然氣及煤炭深加工等領域的發展也更加迅速，對往復壓縮機的需求量越來越大，同時也要求壓縮機系列成套、高效率、機電一體、節能環保、高可靠性、低噪音、長壽命、操作及維修簡單方便。

1 轉速對往復壓縮機的影響

（1）對壓縮機重量及空間尺寸的影響。

提高壓縮機轉速可減少機器的重量及空間尺寸，通過一些同類型壓縮機的分析及統計，發現同一排量的壓縮機，其重量和轉速、活塞平均速度大致符合下列關系：

式中：n、、G為原壓縮機的轉速、活塞平均速度和重量；

、、為提高轉速后的相應數值。

上式表示，當維持定值而轉速提高一倍，則重量約減少30%，其所以減輕是由于壓縮機行程縮短而使氣缸軸線方向長度縮短所致；若也增加，則重量可以進一步減輕，這是由于氣缸直徑的減小并使活塞力也相應減小所致。關于壓縮機的空間尺寸，也大致呈如上關系。

（2）對氣閥壽命的影響。

轉速提高后，閥片撞擊次數增加，使氣閥的壽命降低。但隨著熱塑性工程材料聚醚醚酮（PEEK）的出現和快速發展，HOERBI GER、COZZANI和COOK等廠家生產的高速氣閥使用壽命均可保證8000小時。

（3）對驅動機的影響。

轉速提高后，壓縮機的軸功率基本保持不變，但高速電機較低速電機尺寸小、重量輕、價格便宜。且驅動機的選擇更加靈活多樣（可用燃氣發動機或柴油機驅動）。

2 高速往復壓縮機的結構特點

當轉速大于1000 r/min時往復活塞壓縮機可稱為高速壓縮機，根據目前國內外各廠家壓縮機的技術特點，高速壓縮機的機架結構分為完全平衡性機架和常規對稱平衡性機架。

往復壓縮機中的慣性力和慣性力矩是外力，它的大小和方向均隨曲柄轉角作周期性變化，若在機器內部沒有相應的平衡力和平衡力矩與之相平衡，則會導致壓縮機的振動，并且還會傳給基礎。對于同一種機型，隨著轉速的增加，慣性力和慣性力矩也快速增加，所以對于高速壓縮機而言，對慣性力和慣性力矩的平衡要求更高。圖1為CAMERON公司的C-Force型完全平衡性機架，此結構通過精確的設計，可以理論上實現慣性力和慣性力矩的完全平衡，但結構復雜、加工及裝配精度要求高。圖2為GE集團的常規對稱平衡性機架，該結構通過精確的配重設計，可以理論上實現慣性力的平衡，只有部分慣性力矩沒有得到平衡，結構較簡單，對加工和裝配而言沒有增加難度。

上述兩種機架，在實際生產中都有應用。完全平衡性機架以CAMERON公司和沈陽遠大壓縮機股份有限公司為代表，常規對稱平衡性機架以ARIEL公司為代表，GE集團生產的高速往復壓縮機兩種機架都有應用。

3 高速往復壓縮機典型應用

高速往復壓縮機主要應用介質有空氣、天然氣、二氧化碳等。最典型的壓縮操作包括：煤層甲烷（CBM）、壓縮天然氣（CNG）、注氣采油、燃料氣升壓、集氣、儲氣庫、海上油氣生產、回注、頁巖氣等。

德萊塞—蘭公司主要針對陸上油氣田、海上采油氣平臺之需而研制的RDS與HOS撬裝式高轉速對稱平衡性壓縮機以高轉速、短行程、高活塞平均速度的結構參數，達到壓縮機結構的高度緊湊、外形小、重量輕，并便于和高轉速天然氣發動機（或柴油機）直聯，實現機組撬裝化且便于移動的目的。

最高排氣壓力RDS系列為41.37 MPa，HOS達51.71 MPa。

沈陽遠大壓縮機股份有限公司針對高壓注氣采油研發的4HS-A型撬裝注氣高速壓縮機，末級排氣壓力達30 MPa，壓縮機的振動烈度小于4.5 mm/s，按照JB/T8541《往復活塞壓縮機機械振動分級》標準的規定，該壓縮機的振動烈度達到優良級。

綜上所述，高速往復壓縮機由于采用獨特的平衡結構，使其占地面積小、機組振動小、無需特殊基礎、安裝維護費用低、操作簡單方便，使其特別適用于較高進氣壓力，中小氣量，高排氣壓力的工況（如：CNG子站壓縮機、CNG母站壓縮機、油田高壓注氣壓縮機等）。

參考文獻

[1] 郁永章，姜培正，孫嗣瑩.壓縮機工程手冊[M].中國石化出版社，2011，10.

[2] 高其烈.壓縮機雜志[J].壓縮機等天然氣汽車加氣站裝備優選導則（二），2010（3）.endprint