往復式壓縮機的冷卻與節能

陳偉（安康市逸華天然氣有限公司，陜西 安康 725000）

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往復式壓縮機的冷卻與節能

陳偉
（安康市逸華天然氣有限公司，陜西 安康 725000）

當前在往復式壓縮機發展過程中其能耗是重要問題，往復式壓縮機的冷卻與節能技術在其整體應用中體現出十分重要的位置，在這方面開展深入的研究具有必要性。本文首先分析了往復式壓縮機壓縮過程理論，其次簡單總結了影響往復式壓縮機功率的參數，再次著重研究了往復式壓縮機冷卻系統的改造和往復式壓縮機節能措施，希望在往復式壓縮機的發展過程中提供一定的優化參考。

往復式壓縮機；冷卻；節能

1 往復式壓縮機壓縮過程理論分析

往復式壓縮機把低壓氣體壓縮成高壓氣體，具體包括吸氣、壓縮和排氣三部分。最具代表性的壓縮過程包括了等溫壓縮、絕熱壓縮和多變壓縮三種，其中等溫壓縮與絕熱壓縮情況較為理想，壓縮過程中有關的參數發生了顯著的改變。

2 影響往復式壓縮機功率的參數

（1）進氣溫度。當往復式壓縮機進出口保持穩定的壓力下，進氣溫度與壓縮機的排氣量和功率之間形成反比關系，伴隨著不斷提升的氣體溫度，氣體膨脹密度會不斷減小，相應的氣缸也會減小吸入的氣體質量。

（2）排氣壓力。隨著出口不斷提升壓力，壓縮機也會相應增加功率，進而減少排氣量，由于持續增加的壓縮比，壓縮機增加功率的程度也會逐步放緩。

（3）進氣壓力。當處于單級壓縮時，壓縮機提升進氣壓力會增加排氣量和壓縮機功率，當壓縮機增大進氣壓力到一定情況時，勢必會產生降低壓縮機功率的現象。當處于多級壓縮時，隨著壓縮機不斷增加進氣壓力，相對的壓縮機也會出現功率和排氣量提升的狀態。

3 往復式壓縮機冷卻系統的改造

3.1 采用串聯可行性分析

（1）冷卻器壓降。壓縮機冷卻器的殼程走被冷卻的介質，管程則走循環水。若對循環誰系統壓降進行計算，需要對冷卻器的壓降進行計算。壓縮機各冷卻器參數設計和設備壓降計算結果如表1。

表1 壓縮機各冷卻器設計參數及設備壓降計算結果

（2）管道壓降。在管道內流體流動過程中形成的壓降包括直管壓降與局部障礙壓降。局部障礙是指存在于管道中的管件與閥門等。為了便于計算，局部障礙形成的壓降可以采取當量長度法，選擇本系統中最長長度的一條管道實行計算：

注：fp△為管道壓力降，λ為摩擦系數；u為流速。

（3）系統最大壓降。由于運轉機和備用機有相同的參數和用水量，改造為串聯之后也形成了相同的流速，因此根據2倍阻力進行計算，選擇最大壓降的一路：

通過計算結果能夠看出，從并聯更改為串聯之后，逐步開始增加管道阻力，基本上實現了冷卻效果。

3.2 改造后工藝流程

為了更好的實現壓縮機循環水串聯，可以利用一根線連接運行機的循環熱水線和用機的循環冷水線，備用機的循環熱水線通過一根線接至運行機的冷水線，再通過進出口的手閥，便可以完成壓縮機循環水自由切換并聯與串聯。在壓縮機內部以及風冷卻器中雙重利用風冷系統，不僅可以風冷壓縮機缸體，還可以冷卻水。

3.3 新建壓縮機循環水工藝流程

關于新建壓縮機的循環水流程，可以把機組循環誰冷卻系統的2臺級間冷卻器、2臺電機水冷卻器及2臺潤滑油冷卻器共計6臺冷卻器的流程直接設計為串聯方式，也就是把之前運轉機冷卻器和備用機的同類冷卻器從原來的并聯流程更改為串聯流程，同時把水冷器出入口跨線更改為和主線管徑相同的管線，有利于今后的切除檢修。新建壓縮機組循環水冷卻系統流程見圖1。

改造以后，運轉機和備用機之間進行了串聯，不會產生備用機循環水冷器凍凝問題，此外，操作人員不必開關循環水冷卻器的任何閥門，就能夠順利切換壓縮機操作，降低了操作人員的工作強度。

4 往復式壓縮機節能措施

（1）變頻節能技術的應用 。利用對壓縮機出口壓力進行取樣，采取閉環自動調節控制技術有效控制系統，也就是通過壓力傳感器對出口系統壓力信號數值進行檢測，利用變頻器的調節作用，在保證工作壓力的基礎上，充分保證電動機輸出最小功率，在對壓力準確控制的過程中，完成電動機的軟啟動，其主要目的就是在啟動電動機的同時不會形成沖擊電流，盡量延長壓縮機使用時間與檢修周期。

圖1 新建壓縮機組循環水冷卻系統流程

由于具備穩定的供氣壓力，利用壓力調節器，可以保證壓縮機在既定的壓力數值下進行工作，形成可靠的工作壓力，同時能夠無級設定隨時調節，通過壓縮機的轉速控制壓縮機排氣量，氣缸的閥片不需要反復進行關閉與開啟，有效改善了閥座與彈簧，防止高溫高壓氣體形成劇烈的流動與沖擊。

（2）降低氣缸溫度。在壓縮氣體過程中，若可以對氣缸實施降溫，則可以最大程度確保每級壓縮功耗最小。往復式壓縮機利用注油器潤滑冷卻氣缸，當壓縮機初始運行時，壓縮機氣缸僅有一條油路潤滑冷卻氣缸，導致壓縮機氣缸不能獲得充分的潤滑冷卻，當摩擦較大時，氣缸溫度升高，同時極大增加了功耗，可以選擇增加一處潤滑油路，氣缸溫度迅速降低。

（3）提升氣體質量：①對過濾器定期排污，當過濾器前后壓差達到0.02 Mpa時，要及時清洗或更換過濾芯，確保過濾效果。②對氣體含水量嚴格檢測，保證水露點低于-60°。對干燥塔定期保養，及時更換分子篩，保證氣體完全干燥，不但能達到客戶的要求，還有效減少功耗。

（4）盡量減少壓力損失。在設計與安裝壓縮機過程中，達到工藝要求的前提下，需要盡可能確保吸氣管的直與短，盡量避免安裝彎頭與閥門，最大程度減少管道沿程與局部壓力造成的損失。

（5）降低內外泄漏與余隙容積。外泄漏降低了排氣量，增加了相同排氣量的功能；內泄漏則導致重復壓縮氣體，加大了功率的消耗。需要不斷加強巡檢設備工作，盡量減少內外泄漏，不僅確保安全，還減少了能耗。在檢修壓縮機的過程中余隙容積十分關鍵。當余隙容積較大時，將會降低排氣量，也就是做了相同的功，卻減少了排氣量，進一步影響了能耗。

5 結束語

本文簡單分析了往復式壓縮機壓縮過程，以及主要影響因素等，重點了解了往復式壓縮機的冷水系統改造以及有關的節能措施，通過上述的分析能夠看到往復式壓縮機采取先進的控制方式，將對其節能、降耗和工作的穩定性發揮巨大的意義。

[1] 王瑋.往復式壓縮機節能降耗技術分析[J].天然氣技術與經濟，2014，(1) .

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1671-0711（2016）08（上）-0060-02