往復式天然氣壓縮機節能降耗研究

摘 要：針對往復式天然氣壓縮機的節能降耗問題，本次研究首先對往復式天然氣壓縮機的基本結構和工作原理進行分析，對其能耗的影響因素進行深入研究，提出節能降耗的相關措施，為降低天然氣的輸送成本奠定基礎。研究表明：輸氣指數、設備容積以及氣體溫度是影響往復式天然氣壓縮機能耗的重要因素，因此，相關企業需要從引入PIC系統、加強維護、檢測漏氣部件、保持進氣系統穩定、控制空燃比以及優化冷卻工作等六方面入手，分別采取多項有效措施，進而達到往復式天然氣壓縮機節能降耗的目的。

關鍵詞：往復式天然氣壓縮機;節能降耗;工作原理;影響因素;PIC系統

往復式天然氣壓縮機是天然氣長輸管道沿線的重要設備，其主要可以發揮對天然氣增壓的目的，目前，各個行業都非常重要設備的節能降耗工作，對于天然氣輸送行業而言也是如此，要想達到整個天然氣輸送過程節能降耗的目的，必須對往復式天然氣壓縮機進行節能降耗研究[1]。針對往復式天然氣壓縮機的節能降耗問題，本次研究結合我國往復式壓縮機的使用情況，對其工作原理以及能耗的影響因素進行多方面的研究，從多個角度出發提出節能降耗的相關措施，為提高天然氣輸送的經濟效益奠定基礎。

1 往復式天然氣壓縮機結構及原理

1.1 基本結構

對于往復式天然氣壓縮機而言，其主要由兩部分構成，分別是主機以及輔機，其中，主機主要包括氣缸、活塞以及密封部件等構成，輔機主要由冷卻系統以及潤滑系統等構成。根據工作需要的不同，壓縮機組可以由不同的列構成，每一列中都包括相同的活塞以及連接筒，在氣缸的一側使用密封填料將其填滿，另一側連接刮油環，如果壓縮機的連桿相對較大，則可以將其連接到曲柄銷上，使得連桿與曲軸可以一起運動，如果壓縮機的連桿相對較小，可以將其連接到十字頭上，使得連桿與十字頭之間可以一起運動[2]。

1.2 工作原理

在往復式壓縮機運行的過程中，曲軸將會在電動機的帶動下旋轉，通過連桿部件，曲軸將會帶動活塞做往復式運動，此時活塞與氣缸之間的封閉空間也將會產生周期性的變化，當曲軸轉動一周時，曲軸將會帶動活塞進行一次往返運動，此時氣缸與活塞之間的封閉空間將會產生進氣、壓縮以及排氣三個關鍵過程，三個關鍵過程構成了壓縮機的工作周期，這就是往復式壓縮機運行的基本工作原理。

2 往復式天然氣壓縮機能耗影響因素

2.1 輸氣指數

在壓縮機使用的過程中，排出壓縮機天然氣體積與輸入壓縮機天然氣體積之間的比值可以被稱為輸氣指數，目前，隨著對壓縮機研究的不斷深入，壓縮機的生產工藝已經得到了較大的提升，壓縮機的輸氣指數也已經產生了較大的變化，通過現場試驗發現，當壓縮機的輸氣指數提升時，壓縮機的能耗也會隨之增加，因此，降低壓縮機的輸氣指數是達到節能降耗目的的關鍵措施。

2.2 設備容積

在往復式壓縮機工作的額過程中，隨著活塞的運動，活塞與氣缸之間的空間也會出現較大的變化，這部分體積就是天然氣壓縮機的容積，也可以被稱為設備容積，設備的容積會對壓縮機的運行效率產生較大的影響，當壓縮機的容積不斷變小時，此時壓縮機就會出現嚴重的爆震問題，壓縮機工作的穩定性會受到嚴重的影響，壓縮機的能耗也會隨之增加。

2.3 氣體溫度

往復式壓縮機工作的過程也可以被看作為氣體交換的過程，因此輸入到壓縮機內的氣體溫度也會對氣缸內的氣體產生重要的影響，因此當壓縮機在進行進氣作業的過程中，如果燃燒室內的溫度相對較高，此時就會出現嚴重的吸氣不足問題，這種狀況會對壓縮機的運行產生能耗影響。

3 往復式天然氣壓縮機節能降耗措施

3.1 引入PIC系統

所謂的PIC系統主要指的是一種可編程的控制器，目前，該種系統已經在其他領域的設備中得到了應用，該系統的應用不但有利于降低設備的能耗，還有利于保障設備的運行安全。在壓縮機內引入PIC系統以后，可以對壓縮機的轉速、壓縮比等參數進行有效的控制，進而對壓縮機運行工況進行有效的調整，根據輸氣參數的變化對其運行狀況進行一定的改變，這是降低壓縮機能耗的關鍵措施，能有效提高天然氣輸送企業的經濟效益。

3.2 加強維護

在壓縮機正常工作的過程中，受到外界因素以及工作負荷等各種因素的影響，會使得壓縮機出現嚴重的磨損問題，部分零部件的應力將會下降，此時壓縮機的使用壽命將會縮短，磨損問題以及應力的變化也會對能耗產生嚴重的影響，因此，對壓縮機進行維護以及保養十分重要，在這一方面，相關企業需要制定合理的壓縮機維護保養周期，并制定專門的維護保養制度，安排專業人員定期對設備進行檢查，對出現問題的零部件進行更換，通過該種措施不但可以有效的提高設備的運行效率和降低能耗，同時還可以延長設備的使用壽命。

3.3 檢測漏氣部件

一般情況下，在壓縮機運行的過程中，受到各種因素的影響，可能會出現漏氣問題，漏氣問題會對壓縮機的運行效率產生嚴重的影響，因此，需要對壓縮機內可能會出現漏氣問題的零部件進行有效的檢測，容易出現漏氣問題的零部件主要包括活塞環、進氣管道以及排氣管道等，當某一個位置出現漏氣問題以后，整個壓縮機內的壓力都會出現降低，此時設備可能會出現重復性的工作，設備的運行能耗也將會提升。在這一方面，相關企業需要定期對設備進行氣密性檢測，如果發現漏氣問題，則需要對出現漏氣問題的零部件進行更換。

3.4 保持進氣系統穩定

進氣系統是往復式壓縮機的重要組成部分，在壓縮機運行的過程中，如果天然氣中含有體積較大的雜質，此時進氣系統就會出現嚴重的阻礙問題，進而對設備的進氣量產生重要的影響，當進氣量受到影響時，壓縮機內的燃燒現象也會受到影響，進而影響設備的能耗，同時，還可能會引發其他類型的故障問題，因此，保持進氣系統的穩定性十分重要，工作人員需要對進氣系統進行檢查，防止進氣系統內出現異物，防止堵塞進氣系統。

3.5 控制空燃比

空燃比是往復式壓縮機運行過程中的重要參數，當壓縮機的空燃比相對較大時，就會出現燃燒動力不足的問題，如果壓縮機的空燃比相對較小時，就會出現壓縮機活塞的敲缸問題，同時，空燃比也會對壓縮機的負荷以及轉速產生嚴重影響，綜合而言，空燃比會對設備的安全運行以及能耗產生影響，因此，工作人員需要根據輸氣量的變化對空燃比進行準確的把控，使得設備的空燃比可以長期穩定的保持在合理數值范圍內。

3.6 優化冷卻工作

在往復式壓縮機工作的過程中，受到負荷等因素的影響，壓縮機內的發動機將會長期處于一種溫度較高的狀態，高溫會對發動機產生影響，進而影響整個設備的能耗，因此，需要對設備進行降溫處理，一般情況下，壓縮機內都具有專門的冷卻系統，但是如果冷卻系統出現故障問題，就會對設備的安全運行產生影響，通過現場試驗發現，當發動機的溫度可以降低到70℃左右時，其能耗可以降低3%，當發動機的溫度可以降低到80℃左右時，其能耗可以降低5%，因此，工作人員需要優化冷卻工作，保障優化系統長期處于正常工作狀態，進而將發動機的溫度維持在70℃-80℃之間，進而達到壓縮機節能降耗的目的。

4 結論

通過本次研究可以發現，往復式壓縮機是天然氣長輸管道上的重要設備，受到多種因素的影響，往復式壓縮機運行過程中所需要的能耗相對較高，這不滿足綠色發展的基本要求，因此，相關企業需要采取引入PIC系統、加強維護、檢測漏氣部件、保持進氣系統穩定、控制空燃比以及優化冷卻工作等各項措施，全面降低壓縮機的運行能耗，間接提高天然氣運營企業的經濟效益。

參考文獻：

[1]劉洋.往復式天然氣壓縮機節能降耗技術分析[J].科技創新與應用，2017（18）：134.

[2]楊莽代.往復式壓縮機節能降耗技術分析[J].企業導報， 2015（13）：49-49，56.

作者簡介：

郭樂園（1986- ），男，畢業于河南洛陽機車高級技工學校采氣工專業，高級工，主要從事天然氣集輸工作。