淺析往復式壓縮機節能降耗技術

魏愛芳

（陜西興化集團，陜西 興平713100）

1 引言

在合成氨生產中，為了使氣體達到生產過程反應所需要的壓力，同時完成工藝氣體在各工序之間的輸送，必須通過壓縮機來實現。在中小型合成氨廠，往復式壓縮機因其壓力穩定、自身熱效率高、對材料要求低、生產技術成熟等特點，被廣泛采用。壓縮機作為合成氨生產的核心設備，是合成氨動力消耗的主要來源，其能耗的高低直接影響合成氨生產的經濟運行。對往復式壓縮機節能降耗技術進行探討分析，對于推動往復式壓縮機生產應用發展和企業降本增效具有重要意義。

2 往復式壓縮機能耗增加原因分析

從往復式壓縮機運行工作原理來看，一般需要經歷膨脹、吸入、壓縮、排出四個過程，在這整個壓縮氣體的過程中，壓縮機往往會消耗大量壓縮功（能量），而壓縮功的大小又與壓縮氣體的溫度有著密切的關系[1]，一般而言，氣體壓縮過程包括三種：一種是等溫壓縮，這是一種理想的壓縮過程，壓縮機壓縮產生的熱量全部被移走，使得氣體溫度不發生變化，因此，這一過程消耗的能量也就最小，但在實際生產中因冷卻效果有限而很難實現；二是絕熱壓縮過程，壓縮機在這一過程中與外界未作絲毫的能量交換，全部用于氣缸內溫度升高，這種壓縮過程能耗最大，但現實中因熱損失的不可避免性而很難實現；三是多變壓縮，壓縮機在進行氣體壓縮時，既不完全等溫，也不完全絕熱，該過程介于兩者之間，而想要降低壓縮機能耗，就需要采取有效措施，使其盡可能地向理想的等溫壓縮狀態下靠攏，從而達到節能降耗的目的。

3 往復式壓縮機節能降耗技術

3.1 強化冷卻器性能

氣體被壓縮，壓力升高，溫度升高。多級往復式壓縮機中，為使整個壓縮過程接近于等溫壓縮過程，在每段壓縮設置級間冷卻器來冷卻每段壓縮后的高溫氣體。冷卻器運行效果差會直接影響壓縮機的打氣量，同時氣體溫度的升高會導致氣缸潤滑油粘度降低，潤滑油在高溫下還會分解出膠質的物質，在閥片等重要部位積聚，嚴重影響閥片正常運轉。若溫度過高，引燃潤滑油閃點，則很有可能發生爆炸。因此，冷卻器冷卻性能的高低對于壓縮機能耗有著直接的影響，在壓縮機實際運行時，如果冷卻后氣體溫度異常升高，就需要分析冷卻器是否泄漏、堵塞、結垢，根據判斷結果做好堵漏、疏通、化學或物理清洗，從而既能夠保障壓縮機運轉安全，又能夠提升壓縮機運轉功率，最終達到節能降耗的目的。

3.2 降低氣缸溫度

往復式壓縮機在實際運轉時，若氣缸溫度能夠保持較低狀態，那么可有效降低壓縮機功耗。往復式壓縮機在實際進行氣缸冷卻時，主要是氣缸夾套水冷卻和氣缸潤滑冷卻。在壓縮機進行氣體壓縮時，由于氣缸冷卻不足，會使缸內摩擦加劇，導致氣體進入氣缸后溫度過高，從而致使氣體出現膨脹，密度降低，壓縮機功耗降低，能耗增加。針對這一問題，需要對氣缸夾套進行定期的反沖和清洗，保證良好的冷卻效果。氣缸潤滑冷卻是在注油器的幫助下，通過對氣缸進行注油潤滑冷卻，對注油器進行定時巡檢檢查，檢查注油器油箱油液面是否在規定范圍、注油泵的運行是否良好、單向閥是否有返氣現象，如果發現異常應及時進行處理，保證氣缸潤滑效果。具體注油器選擇單柱塞真空注油器，這種注油器內安有小油泵，每個油泵擔負一個潤滑點，注油效果好。與傳統注油器中活門配油多柱塞泵、滑閥配油多柱塞泵相比，整體構造更加簡單，技術更加先進，在實際應用時，能夠在不停機的情況下，完成故障處理，實際效率也更高。此外，可通過設置多條油路提高氣缸冷卻效果。在保證氣缸充分冷卻的情況下，缸內摩擦產生的熱量將會明顯降低，有利于壓縮機功率提升，達到節能降耗的目的。

3.3 保障氣體質量

壓縮氣體中，會含有水分或其他雜質，若氣體純度不佳，那么在進行氣體壓縮時，無效氣體的壓縮會影響壓縮機做功，導致能耗明顯升高，不利于節能效果提升。若含有水分，水具有不可壓縮性，其存在不但影響壓縮機的能耗，嚴重時會引起帶液事故，造成氣缸、活塞損壞。若氣體含有雜質，一方面，雜質也會在冷卻器當中積累，從而不斷對冷卻器的冷卻性能造成影響，最終導致氣體功出現損耗。另一方面，雜質會造成壓縮機出入氣閥泄漏、排油水閥的堵塞泄漏、活塞環及填料的漏氣等，造成壓力波動。基于以上問題，在實際生產過程中，要按時對油水進行排放，油水較多時要增加排放頻次，同時要加強對壓縮氣體的檢測，確保氣體的純度，增加過濾裝置減少雜質的帶入，降低其對生產的影響。

3.4 合理調節氣缸余隙

往復式壓縮機氣缸余隙能夠容納部分水蒸氣，從而對氣缸起到一定的保護作用，同時余隙本身在氣缸內也起到“氣墊”作用，從而可以有效避免氣缸中活塞與氣缸端蓋發生撞擊。壓縮機在實際進行運轉的過程中，如果氣缸余隙較大，那么在氣缸吸氣時，余隙內的高壓氣體會因膨脹而占去部分容積，從而導致氣缸吸入的氣量變少，從而嚴重影響壓縮機的生產能力，做同樣的功，勢必要消耗更多能。若壓縮機氣缸提余隙調節過小，不僅無法實現節能降耗，還會增加壓縮機能耗，甚至導致壓縮機損壞。

在實際進行往復式壓縮機節能降耗的過程中，應注意做好壓縮機氣缸余隙的調節。一般情況下，壓縮機氣缸余隙調節約為氣缸工作部分體積的3%～8%，如果往復式壓縮機氣缸壓力比較高，并且直徑比較小，那么還應適當增大余隙容積，通常為氣缸工作部分體積的5%～12%[2]。但如何更好地把握氣缸余隙調節“度”，可以考慮引入往復式壓縮機氣量調節控制系統，該系統能夠強制控制進氣閥的開關時間，從而達到余隙氣量調節的目的，并且調節范圍也比較多變，能夠從0%～100%連續調節。與此同時，該余隙調節系統通過在自身具備的電液控制系統的幫助下，能夠以余隙氣缸活塞的輸入信號為依據，使活塞作直線位移，從而實現對各級余隙容積變化的伺服控制，有效提升了余隙調節的精準度，這對于降低往復式壓縮機能耗有著較為積極的作用。

3.5 提高檢修質量

往復式壓縮機的特點之一是易損件多、故障率高。運行周期的延長是節能降耗的重要手段之一[3]。在運行過程中，更換較頻繁的部件有氣閥、活塞環、填料等。其密封性能的降低都會造成壓縮機功耗的增加。在氣閥安裝過程中，要確保排氣閥與進氣閥位置準確，一旦裝反，會導致壓縮機無法吸入氣體。同時注意做好氣閥閥片的升程調節，閥片升程過大，雖然氣體效率更高，但閥片很容易遭受沖擊，對氣閥壽命造成不利影響；若升程小，氣體通道截面積小，通過的氣體大，排氣量小，導致壓縮機能耗增加，生產效率低下。在進行閥片升程大小調節時，針對沒有調節裝置的氣閥，可以車削加工閥片升高限制器，對于有調節裝置的氣閥，可以調節氣閥內間距墊片的厚度。活塞環隨活塞在氣缸中沿氣缸做往復運動，當氣缸缸徑變大后，其運動軌跡發生變化，加速了活塞環的磨損，在檢修作業過程中，要及時對氣缸缸徑進行測量，發現超差要及時對氣缸進行處理。在填料裝配過程中，首先各密封元件安裝順序準確、各端面研磨貼合，其次填料冷卻水道和潤滑油孔道要暢通，從而保證填料的正常運行。

4 結語

壓縮機作為合成氨生產過程的主要的動力消耗來源，必須采取有效的節能降耗措施，提高壓縮機運轉效率可以持續提高企業經濟效益。不斷研究往復式壓縮機節能降耗技術具有重要意義，在實際生產運行過程中，一定要結合設備的技術要求、相關的工作參數以及實際工藝流程進行操作，更加科學、安全地提高生產效率。