往復活塞式氨壓機超負荷原因分析

張睿

（寧波中金石化有限公司，浙江 寧波 315204）

往復活塞式氨壓機超負荷原因分析

張睿

（寧波中金石化有限公司，浙江 寧波 315204）

氨氣壓縮機的穩定運行是提高機器產能和效率的主要條件，從結構方面來說，影響氨氣壓縮機運行的因素有很多，其中超負荷運動是影響其穩定的重要原因。所以在實際運行過程中要找到壓縮機產生超負荷的主要原因，根據這些原因制定針對性的解決措施，以便能有效提高其運行效率和穩定性。本文主要分析氨氣壓縮機C8701B超負荷原因。

氨氣；壓縮機C8701B；超負荷

寧波中金石化有限公司四聯合酸性水氣提裝置氨氣壓縮機C8701B，DW-11.9/（1.8-18）-X型，是固定水冷對稱平衡型二列二級無油潤滑往復活塞式壓縮機。壓縮介質為氨氣，吸入容積流量標準狀態為2043.6 Nm3/h,吸氣壓力（MPa）：一級0.18，二級0.63~0.643;排氣壓力：一級0.643~0.657，二級1.8。吸氣溫度（℃）：一級-10~0，二級40；排氣溫度：一級≤80，≤125。軸功率：≤177.3 kW。轉速：423 r/min。

C8701B配套電機額定功率200 kW,額定電壓10 000 V，正常運行時電機定子溫度≤125℃，高報≥135℃。該電機絕緣等級為F級，最高允許工作溫度為155℃，性能參考溫度為120℃，同時考慮測量偏差、環境溫度和濕度等對電機運行溫度的影響，故將高報值設定為135℃。

1　氨壓機超負荷原因理論分析

由壓縮機的任意j級的指示功率對理想氣體的計算公式:

——名義壓力比，一般單級的壓力比=3-4；

n——膨脹指數，通常膨脹指數比壓縮指數要小，膨脹指數的大小，取決于氣體的質量，以及膨脹過程中傳給氣體的熱量的多少，傳給的熱量多，膨脹指數小，膨脹過程趨于等溫過程；傳給的熱量少，膨脹指數大，膨脹過程趨于絕熱過程。

由上述兩式我們可以看出進、排氣壓力與功率成正比關系，進排氣壓力的上升都會使耗功增加。

根據PV=nRT，壓縮機入口溫度升高會使壓力體積乘積上升，使耗功上升，雖然氨氣非理想氣體，但其影響也是有的，較難估算。

2　氨壓機超負荷原因PI曲線表象分析

該機在正常運行過程中電機經常出現超電流的情況，最高為21.89 A，額定電流21 A。同時電機定子溫度也在波動，于2015年11月7日13點35分達到峰值112.01℃，此時電流為21.89 A。通過與電氣專業的多次對比和溝通，發現當定子溫度高于正常運行值時，通常是超電機額定電流的，因此可以判斷定子溫度過高是由于壓縮機本身超負荷運行引起。對于壓縮機的超負荷問題，主要從入口溫度、入口流量、一級吸氣壓力、二級排氣壓力、介質成分幾個方面來考慮。

2.1入口溫度

氨壓機正常運行一級進氣溫度基本在15℃以上，最高達到30℃以上，遠未達到設計工況-10~0℃。從PI曲線（如圖1）上看與定子溫度并沒有太大聯系，但也畢竟不是正常工況。

圖1　 一級進氣溫度與定子溫度的關系

2.2入口流量

氨壓機的入口流量為PI中“氨精制”畫面的FI870602、FIQ870701、FIQ870703、FIQ870601之和，從圖2、圖3可以看出：在11-7 13:35時也就是定子溫度最高值時，幾個流量計之和確實為近段時間的峰值。

圖2　 流量與定子溫度的關系

圖3　 流量與定子溫度的關系

入口流量上升，而壓縮機的處理量取決于行程容積，氣體會在入口集聚，結果會使入口壓力上升，根據壓縮機的任意j級的指示功率對理想氣體的計算公式，可知壓縮機入口流量增加會導致耗功增加。

2.3進排氣壓力

從圖4、圖5可以看出，一級吸氣壓力和二級排氣壓力與定子溫度有比較明顯的關系，盡管二級排氣的壓力并沒有超設計壓力1.8 MPa。發現此現象后已及時與工藝溝通，降低進氣補充氨氣量使入口壓力適當降低；氨壓機出口氨冷器發現冷卻效果并不理想，后路溫度降不下來，目前氨冷器和液氨罐V8715A等設備都已臨時采用拆除保溫水沖冷卻的方法冷卻，從曲線來看效果比較明顯。

圖4　 一級進排氣壓力與定子溫度的關系

圖5　 二級進排氣與定子溫度的關系

2.4介質成分

根據PV=NRT，摩爾質量不同，會造成P或T有一定的變化。氣體密度不同，相同體積的輸氣量，輸送密度較大的工作介質耗功增加，從而使壓縮機超功率。在實際運行過程中，氨氣中有可能會竄入其他密度較大的介質，由于我司化驗室能力有限，不能對工藝氣成分進行分析。因此介質成分尤其是超負荷狀態下的介質成分對壓縮機的影響程度還不能明確。

3　結語

通過以上敘述可以看出，對壓縮機超負荷的原因通過PI曲線的表象分析與之前的理論分析相吻合。由此可以得出結論：氨壓機過載問題主要與一級吸氣、二級排氣壓力有關，介質成分和入口溫度的問題還有待觀察。兩級壓比方面，一級超壓比的情況較多，基本超0.1左右；二級的壓比大多在設計范圍內。排氣溫度方面，一級排氣由于吸氣溫度高而長期處于超溫狀態；二級排氣溫度比較正常基本都在125℃以內。目前，我司已向設計院提出額外增加一臺氨氣冷卻器的技改方案，設計院正在深化設計，以期從根本上解決氨壓機超負荷問題。

[1] 姜培正.過程流體機械，2001.8

[2] 孫品同，于克營.壓縮比對往復式壓縮機功耗的影響[J].壓縮機技術，2008, (5)

TQ205

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1671-0711（2016）09（上）-0064-02