压缩机节能技术的研究

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摘 要：实际生产中循环氢压缩机设计流量远超出实际流量，通过出入口连通阀调节造成了能源的极大浪费。在安装九江大安制造的余隙调节系统后，成功将压缩机排量的利用率由61.36%提高至98.6%以上，同时压缩机的功耗由276KWh下降到213KWh，进入了中石化同等规模装置前列。

关键词：循环氢压缩机 节能 余隙调节

中原油田石油化工总厂加氢车间循环氢压缩机采用沈阳远大压缩机制造有限公司生产的两列对称平衡型压缩机，此压缩机采用上海贺尔碧格气阀有限公司生产的网状阀，开停机时依靠吸气阀的指示卸荷器进行0%、25%、50%、75%、100%的流量调节。从装置运行来看，当压缩机满负荷运转时，循环氢流量达到22000 Nm3/h.在生产过程中，随着装置进料量和汽油硫含量的变化，循环氢的量在10000 N m3/h至13500Nm3/h（FI2008显示）之间进行调整。由此可以算出，循环氢压缩机的额定排量的利用率仅为61.36%，还有大量富余的气流要通过出入口连通阀，返回压缩机入口，并且在生产过程中要根据工艺条件不断地调节，造成循环氢压缩机大量的做工被浪费，能耗相应的大幅度增加。要想节约此部分浪费的能源，并保证生产的平稳运行，压缩机节能改造势在必行。

根据设计参数，装置在100%负荷时，循环氢量为14860Nm3/h。由于本装置是按照国Ⅲ兼顾国Ⅳ的汽油标准设计的，压缩机在设计时的余量一般为8～15%，考虑到后期由于气阀或活塞环和气缸套的磨损造成的泄漏引起的压缩机的效率降低，制造时还留有一定的余量。同时，装置的最大生产负荷为130%，因此，三者叠合，实际机组选型参数为设计流量的130%，即22000 Nm3/h。

从设计给的数据和实际操作中的流量测定来看，循环氢量余量达到40%左右。

经充分论证，决定选择可调余隙无级调节系统作为改造方案，该系统是由九江大安自控工程有限公司采用武汉理工大学《活塞往复式压缩机余隙无级调节装置》专利技术开发的，并成功实现了该技术的工厂化应用。

余隙自动无级调节装置是在固定余隙调节的基础上，将固定余隙改变成余隙容积连续可调的调节方法，取消控制辅助余隙腔与气缸之间连接的余隙阀，可调余隙缸与外侧气缸直接相通，进出余隙缸的气体几乎没有阻力损失。

当需要减少排气量时，可以增加余隙容积到Vc’，此时功率循环图为1-2’-3-4’。进气量由全进气量相应的线段长度4-1减少到线段长度4’-1，压缩过程按1-2’进行，压缩过程活塞力的增加速率小于余隙容积为Vc时的速率，排气量由相应的全排气量线段2-3减少到线段2’-3。由于没有额外的阻力，在3-4’膨胀循环过程中，气体对压缩机活塞作功，减轻了曲轴连杆的负载。

当需要外侧气缸零排气量时，可以增加余隙容积到Vc”，此时，余隙容积Vc”中留存的高压气体膨胀到吸气行程Vs终止，膨胀线和压缩线合二为一，如图中过程线1-3-3-4”所示。对双作用气缸来说，采用比较普通的电液控制设施，通过控制余隙活塞的位置就可实现压缩机排气量60%～100%范围无级调节。

改造完成后，我们对该压缩机进行了标定，采集的多工况下工艺参数及功率消耗数据如下表所示。从表中可以看出，压缩机入口状态负荷从100%调节到60%时，压缩机功耗从275.56kw下降到213.06kw；压缩机负荷在100%～77%之间，可减少功耗0～62.5kw之间。按照循环氢一级排气量以及循环氢轴功率比例计算，循环氢压缩机排气量与轴功率接近正比例的关系。未设可调余隙调节系统前，压缩机排量从100%调节到60%只能依靠旁路调节，而功耗是相同的。

成果应用后，总电耗减少了很多。压缩机100%负荷运转时，消耗功率为276KW；60%负荷运转时，消耗功率为213KW。现电价为0.81元/度，按每年运行8000小时算，则每年节约的费用约为（276-213）×8000×0.81=40.82万元，经济效益十分明显。

作者简介：陈夫（1986-）男，汉族，辽宁葫芦岛人，助理工程师，主要从事设备维护工作。