淺析往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)

魏愛芳

【摘 要】往復(fù)式壓縮機(jī)一般作為提升壓力用于輸送介質(zhì)的動(dòng)力源，自身能耗的高低直接關(guān)系到生產(chǎn)成本。因此，論文以往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)為研究對(duì)象，提出了一些往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)，為實(shí)際生產(chǎn)中往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗的實(shí)現(xiàn)提供幫助。

【Abstract】The reciprocating compressor is generally used as the power source of the lifting pressure for conveying the medium， and the energy consumption of the reciprocating compressor is directly related to the production cost. Therefore， taking the energy saving and consumption reduction technology of reciprocating compressor as the research object， this paper puts forward some energy saving and consumption reduction technologies of reciprocating compressor， providing help for the realization of energy saving and consumption reduction of reciprocating compressor in practical production.

【關(guān)鍵詞】往復(fù)式壓縮機(jī);能耗;節(jié)能降耗技術(shù)

【Keywords】reciprocating compressor; energy consumption; energy saving and consumption reduction technology

【中圖分類號(hào)】TH45? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）09-0174-02

1 引言

在合成氨生產(chǎn)中，為了使氣體達(dá)到生產(chǎn)過程反應(yīng)所需要的壓力，同時(shí)完成工藝氣體在各工序之間的輸送，必須通過壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在中小型合成氨廠，往復(fù)式壓縮機(jī)因其壓力穩(wěn)定、自身熱效率高、對(duì)材料要求低、生產(chǎn)技術(shù)成熟等特點(diǎn)，被廣泛采用。壓縮機(jī)作為合成氨生產(chǎn)的核心設(shè)備，是合成氨動(dòng)力消耗的主要來源，其能耗的高低直接影響合成氨生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行探討分析，對(duì)于推動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用發(fā)展和企業(yè)降本增效具有重要意義。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)能耗增加原因分析

從往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行工作原理來看，一般需要經(jīng)歷膨脹、吸入、壓縮、排出四個(gè)過程，在這整個(gè)壓縮氣體的過程中，壓縮機(jī)往往會(huì)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(guān)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(jī)壓縮產(chǎn)生的熱量全部被移走，使得氣體溫度不發(fā)生變化，因此，這一過程消耗的能量也就最小，但在實(shí)際生產(chǎn)中因冷卻效果有限而很難實(shí)現(xiàn);二是絕熱壓縮過程，壓縮機(jī)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(nèi)溫度升高，這種壓縮過程能耗最大，但現(xiàn)實(shí)中因熱損失的不可避免性而很難實(shí)現(xiàn);三是多變壓縮，壓縮機(jī)在進(jìn)行氣體壓縮時(shí)，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(jī)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(tài)下靠攏，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)

3.1 強(qiáng)化冷卻器性能

氣體被壓縮，壓力升高，溫度升高。多級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)中，為使整個(gè)壓縮過程接近于等溫壓縮過程，在每段壓縮設(shè)置級(jí)間冷卻器來冷卻每段壓縮后的高溫氣體。冷卻器運(yùn)行效果差會(huì)直接影響壓縮機(jī)的打氣量，同時(shí)氣體溫度的升高會(huì)導(dǎo)致氣缸潤(rùn)滑油粘度降低，潤(rùn)滑油在高溫下還會(huì)分解出膠質(zhì)的物質(zhì)，在閥片等重要部位積聚，嚴(yán)重影響閥片正常運(yùn)轉(zhuǎn)。若溫度過高，引燃潤(rùn)滑油閃點(diǎn)，則很有可能發(fā)生爆炸。因此，冷卻器冷卻性能的高低對(duì)于壓縮機(jī)能耗有著直接的影響，在壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，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(jié)垢，根據(jù)判斷結(jié)果做好堵漏、疏通、化學(xué)或物理清洗，從而既能夠保障壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)安全，又能夠提升壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)功率，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.2 降低氣缸溫度

往復(fù)式壓縮機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若氣缸溫度能夠保持較低狀態(tài)，那么可有效降低壓縮機(jī)功耗。往復(fù)式壓縮機(jī)在實(shí)際進(jìn)行氣缸冷卻時(shí)，主要是氣缸夾套水冷卻和氣缸潤(rùn)滑冷卻。在壓縮機(jī)進(jìn)行氣體壓縮時(shí)，由于氣缸冷卻不足，會(huì)使缸內(nèi)摩擦加劇，導(dǎo)致氣體進(jìn)入氣缸后溫度過高，從而致使氣體出現(xiàn)膨脹，密度降低，壓縮機(jī)功耗降低，能耗增加。針對(duì)這一問題，需要對(duì)氣缸夾套進(jìn)行定期的反沖和清洗，保證良好的冷卻效果。氣缸潤(rùn)滑冷卻是在注油器的幫助下，通過對(duì)氣缸進(jìn)行注油潤(rùn)滑冷卻，對(duì)注油器進(jìn)行定時(shí)巡檢檢查，檢查注油器油箱油液面是否在規(guī)定范圍、注油泵的運(yùn)行是否良好、單向閥是否有返氣現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，保證氣缸潤(rùn)滑效果。具體注油器選擇單柱塞真空注油器，這種注油器內(nèi)安有小油泵，每個(gè)油泵擔(dān)負(fù)一個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，注油效果好。與傳統(tǒng)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(gòu)造更加簡(jiǎn)單，技術(shù)更加先進(jìn)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，能夠在不停機(jī)的情況下，完成故障處理，實(shí)際效率也更高。此外，可通過設(shè)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(nèi)摩擦產(chǎn)生的熱量將會(huì)明顯降低，有利于壓縮機(jī)功率提升，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.3 保障氣體質(zhì)量

壓縮氣體中，會(huì)含有水分或其他雜質(zhì)，若氣體純度不佳，那么在進(jìn)行氣體壓縮時(shí)，無效氣體的壓縮會(huì)影響壓縮機(jī)做功，導(dǎo)致能耗明顯升高，不利于節(jié)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(jī)的能耗，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起帶液事故，造成氣缸、活塞損壞。若氣體含有雜質(zhì)，一方面，雜質(zhì)也會(huì)在冷卻器當(dāng)中積累，從而不斷對(duì)冷卻器的冷卻性能造成影響，最終導(dǎo)致氣體功出現(xiàn)損耗。另一方面，雜質(zhì)會(huì)造成壓縮機(jī)出入氣閥泄漏、排油水閥的堵塞泄漏、活塞環(huán)及填料的漏氣等，造成壓力波動(dòng)。基于以上問題，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，要按時(shí)對(duì)油水進(jìn)行排放，油水較多時(shí)要增加排放頻次，同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)壓縮氣體的檢測(cè)，確保氣體的純度，增加過濾裝置減少雜質(zhì)的帶入，降低其對(duì)生產(chǎn)的影響。

3.4 合理調(diào)節(jié)氣缸余隙

往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸余隙能夠容納部分水蒸氣，從而對(duì)氣缸起到一定的保護(hù)作用，同時(shí)余隙本身在氣缸內(nèi)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(fā)生撞擊。壓縮機(jī)在實(shí)際進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，如果氣缸余隙較大，那么在氣缸吸氣時(shí)，余隙內(nèi)的高壓氣體會(huì)因膨脹而占去部分容積，從而導(dǎo)致氣缸吸入的氣量變少，從而嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的生產(chǎn)能力，做同樣的功，勢(shì)必要消耗更多能。若壓縮機(jī)氣缸提余隙調(diào)節(jié)過小，不僅無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，還會(huì)增加壓縮機(jī)能耗，甚至導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞。

在實(shí)際進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗的過程中，應(yīng)注意做好壓縮機(jī)氣缸余隙的調(diào)節(jié)。一般情況下，壓縮機(jī)氣缸余隙調(diào)節(jié)約為氣缸工作部分體積的3%～8%，如果往復(fù)式壓縮機(jī)氣缸壓力比較高，并且直徑比較小，那么還應(yīng)適當(dāng)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(diào)節(jié)“度”，可以考慮引入往復(fù)式壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠強(qiáng)制控制進(jìn)氣閥的開關(guān)時(shí)間，從而達(dá)到余隙氣量調(diào)節(jié)的目的，并且調(diào)節(jié)范圍也比較多變，能夠從0%～100%連續(xù)調(diào)節(jié)。與此同時(shí)，該余隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過在自身具備的電液控制系統(tǒng)的幫助下，能夠以余隙氣缸活塞的輸入信號(hào)為依據(jù)，使活塞作直線位移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各級(jí)余隙容積變化的伺服控制，有效提升了余隙調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)度，這對(duì)于降低往復(fù)式壓縮機(jī)能耗有著較為積極的作用。

3.5 提高檢修質(zhì)量

往復(fù)式壓縮機(jī)的特點(diǎn)之一是易損件多、故障率高。運(yùn)行周期的延長(zhǎng)是節(jié)能降耗的重要手段之一[3]。在運(yùn)行過程中，更換較頻繁的部件有氣閥、活塞環(huán)、填料等。其密封性能的降低都會(huì)造成壓縮機(jī)功耗的增加。在氣閥安裝過程中，要確保排氣閥與進(jìn)氣閥位置準(zhǔn)確，一旦裝反，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)無法吸入氣體。同時(shí)注意做好氣閥閥片的升程調(diào)節(jié)，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(duì)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(dǎo)致壓縮機(jī)能耗增加，生產(chǎn)效率低下。在進(jìn)行閥片升程大小調(diào)節(jié)時(shí)，針對(duì)沒有調(diào)節(jié)裝置的氣閥，可以車削加工閥片升高限制器，對(duì)于有調(diào)節(jié)裝置的氣閥，可以調(diào)節(jié)氣閥內(nèi)間距墊片的厚度。活塞環(huán)隨活塞在氣缸中沿氣缸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣缸缸徑變大后，其運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生變化，加速了活塞環(huán)的磨損，在檢修作業(yè)過程中，要及時(shí)對(duì)氣缸缸徑進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)超差要及時(shí)對(duì)氣缸進(jìn)行處理。在填料裝配過程中，首先各密封元件安裝順序準(zhǔn)確、各端面研磨貼合，其次填料冷卻水道和潤(rùn)滑油孔道要暢通，從而保證填料的正常運(yùn)行。

4 結(jié)語

壓縮機(jī)作為合成氨生產(chǎn)過程的主要的動(dòng)力消耗來源，必須采取有效的節(jié)能降耗措施，提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率可以持續(xù)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。不斷研究往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)具有重要意義，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，一定要結(jié)合設(shè)備的技術(shù)要求、相關(guān)的工作參數(shù)以及實(shí)際工藝流程進(jìn)行操作，更加科學(xué)、安全地提高生產(chǎn)效率。

【參考文獻(xiàn)】

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【3】王昊.往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)分析[J].中國(guó)設(shè)備工程，2017（15）：129-130.