通過對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)壓縮過程進(jìn)行理論分析,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中用到的節(jié)能技術(shù),對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗途徑進(jìn)行探索,并作出總結(jié)。
某加氣母站共六臺(tái)D型水冷往復(fù)式壓縮機(jī),均為四級(jí)壓縮,主要用于將低壓的凈化天然氣壓縮到25MPa高壓天然氣。為深入開展節(jié)能降耗工作,減少壓縮機(jī)能耗損失,提高設(shè)備工作效率,現(xiàn)就往復(fù)式壓縮機(jī)壓縮原理進(jìn)行理論分析,根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行中的事故案例,結(jié)合實(shí)踐中常用的節(jié)能技術(shù),提出節(jié)能措施,為場站壓縮機(jī)技術(shù)改進(jìn)提供可靠依據(jù)。
壓縮過程理論分析
往復(fù)式壓縮機(jī)將低壓氣體壓縮為高壓氣體,由吸氣、壓縮、排氣三個(gè)過程組成。
典型的壓縮過程有等溫壓縮、絕熱壓縮和多變壓縮三種,其中等溫壓縮和絕熱壓縮屬于理想情況,壓縮過程中狀態(tài)參數(shù)都有明顯變化。
等溫壓縮功為Wdb,由面積c-a-db-d-c表示,同理,絕熱壓縮功為Wjb,多變壓縮功為Wbb。有圖可以Wdb<Wbb<Wjb。因此,設(shè)法實(shí)現(xiàn)壓縮全過程等溫化則是最好的節(jié)能方法,但實(shí)際中我們只能使每級(jí)壓縮前的溫度相同,同時(shí)設(shè)法降低氣缸的溫度。
節(jié)能措施
3.1.提高冷卻器性能,使級(jí)間溫度能滿足于等溫壓縮
2011年5月份,加氣母站壓縮機(jī)排氣溫度普遍升高,功耗比平常增加顯著,立即組織相關(guān)人員對(duì)故障進(jìn)行排查。打開壓縮機(jī)循環(huán)水冷卻器觀察口,發(fā)現(xiàn)水冷卻器外壁形成一層1.5-2mm水垢,分析為壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)失效。加氣母站立即聘請(qǐng)凈化公司對(duì)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)及循環(huán)水池進(jìn)行化學(xué)清洗,清洗完畢后壓縮機(jī)能耗下降。由以上案例可以看出冷卻器對(duì)功耗影響顯著,因此我們須做到以下幾點(diǎn):
3.1.1.加強(qiáng)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的巡檢力度,定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),使回水得到從分的冷卻,降低冷卻水入口溫度。
3.1.2.時(shí)刻注意水池含水量與水壓,及時(shí)補(bǔ)充軟化水,使水位在合適的范圍內(nèi),保證冷卻水流量。
3.1.3.定期清除冷卻器內(nèi)污垢,保證氣體與冷卻器管束接觸均勻,使得氣體得到從分的冷卻,當(dāng)冷卻器內(nèi)污垢增加時(shí),要及時(shí)進(jìn)行酸洗,確保換熱效果。
3.1.4.定期對(duì)軟化水系統(tǒng)進(jìn)行檢測,及時(shí)更換軟化樹脂,降低原水中的鈣鎂離子,確保軟化效果,避免冷卻器出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。
3.2.降低各級(jí)氣缸的溫度,使每級(jí)壓縮過程接近于等溫壓縮
氣體進(jìn)行壓縮時(shí),若能對(duì)氣缸進(jìn)行充分的降溫,則能保證每級(jí)壓縮功耗最小。加氣母站壓縮機(jī)采用注油器對(duì)氣缸進(jìn)行潤滑冷卻,加氣母站壓縮機(jī)初始運(yùn)行時(shí),壓縮機(jī)氣缸只有一條油路對(duì)氣缸進(jìn)行潤滑冷卻,使得壓縮機(jī)氣缸得不到從分的潤滑冷卻,在較大的摩擦下,氣缸溫度過高,同時(shí)導(dǎo)致功耗增加,在技術(shù)人員指導(dǎo)下,加氣母站對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)真的分析討論,最終確定改造方案,在進(jìn)氣閥處增加一處潤滑油路,改造后加氣母站對(duì)改造效果進(jìn)行分析,得出氣缸溫度明顯下降,功耗得到了有效的控制。
3.3.提高氣質(zhì),遏制氣體升溫
氣體中若含有水分,會(huì)導(dǎo)致氣體壓縮時(shí)摩擦增大,從而影響功耗;若氣體中還有雜質(zhì),會(huì)導(dǎo)致冷卻器管束內(nèi)雜質(zhì)堆積,影響氣體流通速率、管束接觸面積,間接導(dǎo)致氣體功的損耗,因此我們必須提高氣體的純度、質(zhì)量。加氣母站氣體經(jīng)過過濾、調(diào)壓、計(jì)量、緩沖、干燥進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮,要提高氣體質(zhì)量,我們應(yīng)嚴(yán)格控制各項(xiàng)指標(biāo)。
3.3.1.定期對(duì)過濾器進(jìn)行排污,當(dāng)過濾器前后壓差超過0.02Mpa時(shí),對(duì)過濾器濾芯進(jìn)行清洗或更換,保證過濾效果。
3.3.2.實(shí)時(shí)檢測氣體的含水量,確保水露點(diǎn)在-60度以下。定期保養(yǎng)干燥塔,按時(shí)更換分子篩,確保氣體充分干燥,既能滿足客戶需求,又能降低功耗。
3.4.設(shè)計(jì)和安裝中,盡可能的減少系統(tǒng)氣路的流動(dòng)阻力
對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝時(shí),在工藝需求的情況下,要盡量保證吸氣管要直、短,要盡量少裝彎頭和閥門,不安裝不必要的彎頭和閥門,減少管道沿程損失和局部壓力損失。壓力的損失會(huì)導(dǎo)致加壓到同等壓力時(shí),所需功耗增加,從而增加費(fèi)用。
3.5.嚴(yán)格控制設(shè)備內(nèi)外泄漏和余隙容積
外泄漏是指空氣直接漏人大氣或漏入低級(jí)進(jìn)氣管路,這樣會(huì)直接減少了排氣量,相同的排氣量所需功耗將會(huì)增加;內(nèi)泄漏是指氣體由高壓級(jí)泄漏到級(jí)間管道,造成了氣體重復(fù)壓縮,同樣增加了功率消耗,并影響排氣溫度和壓力,進(jìn)一步增加了功率消耗。因此應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備巡檢,將內(nèi)外泄漏減少到最低,既能保證安全,又能降低能耗。
壓縮機(jī)在檢修中余隙容積同樣相當(dāng)重要。余隙容積過大,將導(dǎo)致排氣量下降,相當(dāng)于做同樣的功,排氣量減少,從而影響能耗,因此在設(shè)備安裝和檢修中一定要按照技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行安裝,保證合理的余隙容積,減小功率消耗。
通過以上分析得出,要實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的節(jié)能,一是要加強(qiáng)冷卻塔、換熱器、軟換水裝置的檢修,確保冷卻效果,使級(jí)間溫度盡量接近入口溫度;二是要保證氣缸得到充分的冷卻,保證氣體壓縮近似于等溫壓縮過程;三是要加強(qiáng)壓縮機(jī)輔助設(shè)備干燥塔、過濾器的保養(yǎng),保證優(yōu)質(zhì)氣源;四是加強(qiáng)設(shè)備巡檢,及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象,并做到及時(shí)檢修,確保安全的同時(shí),降低了功耗;五是是檢修壓縮機(jī)時(shí),要嚴(yán)格控制余隙容積,保證足夠的排氣量;六是在壓縮機(jī)技術(shù)改造時(shí),不要增加不必要的彎頭,保證通氣順暢。只要嚴(yán)格做到以上幾點(diǎn),壓縮機(jī)能耗必定有所降低,同時(shí)供氣管網(wǎng)的合理布置、壓縮機(jī)運(yùn)行方式等對(duì)壓縮機(jī)節(jié)能降耗也有一定的影響,有待我們進(jìn)一步討論。