離心壓縮機運行效率降低的原因分析及處理

杜建軍

摘 要：結合壓縮機現場運行的壓力比、溫度比及介質組分參數，通過理論計算分析出離心壓縮機組運行效率降低的原因;通過更換級間隔板及密封，提升壓縮機運行效率，降低能源損耗。

關鍵詞：離心壓縮機;多變效率;級間漏氣;出口溫度

離心式壓縮機機組廣泛應用于石油化工、煤化工、冶金、天然氣輸送等高耗能工業領域，有著“工業心臟”之稱。離心壓縮機作為化工流程的核心動力設備，推動整個化工流程順利運轉的同時占據整套裝置能源消耗的80%以上。采用適當的分析方法和處理手段提升離心壓縮機組的運行效率是降低企業能耗的有效途徑，對提高企業經濟效益具有十分重大的現實的意義[4]。

1 概況

某化工廠氫氣壓縮機，壓縮機型號為BCL406/A。該機組于1999年投入運行，運行狀況良好。在最近一個檢修期內，對比機組一段時間的運行參數發現，在壓縮機流量、壓力不變的情況下，壓縮機組出口氣體溫度明顯升高，壓縮機機組的運行能耗明顯增加，說明壓縮機運行效率降低。

2 主要計算公式

本文分析的壓縮介質氣體以氫氣為主，為簡化分析過程，分析過程中對氣體按理想氣體進行分析。

2.1氣體參數計算公式[3]

3 問題分析

結合壓縮機組現場運行參數，對壓縮機進行理論模擬計算，計算結果對比如下表所示

對比表中各參數發現如下特征：

3.1實際運行值與原設計額定工況存在較大偏離，壓縮機實際處于小流量區域運行，偏離最佳工況點。

3.2實際運行工況的出口溫度遠高出理論模擬值，說明壓縮機運行效率低，懷疑是壓縮機缸體內存在內泄漏所導致。

根據壓縮機實際運行的介質組分結合公式（1）（2）（3）（4）并查表，計算得到實際介質氣體的絕熱指數κ=1.396。

根據壓縮機實際運行的進出口溫度和壓力，結合公式（5）計算出壓縮機實際運行的效率僅為52.1%。

4 問題處理及效果

結合壓縮機的運行時間及計算結果，決定對機組進行檢查。檢查時發現原機組的級間密封已經嚴重腐蝕，并且部分隔板也存在變形現象。根據檢查結果決定對壓縮機組整套隔板及密封進行更換。

更換整套隔板及密封后的運行參數如下表所示：

對比壓縮機隔板及密封更換后的運行參數，壓縮機隔板密封更換后，壓縮機流量是更換前的1.14倍，轉速降低13%，壓比只降低了1.2%，壓縮機效率提升10%，說明隔板及密封更換后壓縮機運行效率大幅提升。

5 總結及建議

5.1壓縮機是非標設計的機械設備，每一臺壓縮機都擁有其特定的性能特點，建議在現場使用過程中盡量在壓縮機最佳工況點附近運行;壓縮機長期在小流量工況運行不僅效率低能耗大，而且壓縮機的使用壽命也會降低。

5.2壓縮機出口溫度是衡量壓縮機運行多變效率的重要參數，建議用戶定期根據本文中的計算公式對壓縮機運行時的多變效率進行核算，針對出現的問題早發現早處理，降低能源損耗。

參考文獻：

[1]徐忠.離心式壓縮機原理（修訂本）[M].北京：機械工業出版社，1990.

[2]祁大同.離心式壓縮機原理[M]. 北京：機械工業出版社，2017.

[3]楊玉順.工程熱力學[M]. 北京：機械工業出版社，2009.

[4]黃興，陳玉春，崔高鋒，等.離心式壓縮機組多變效率的計算模型[J].天然氣工業，2008，28（2）：126-128.