劉洋

摘 要：對(duì)于制造行業(yè)最重要的動(dòng)力來源，如何減少往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)的耗能問題成為目前關(guān)注的重中之重。在未來的發(fā)展中，只有有效的降低往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)的耗能，才能推動(dòng)整個(gè)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)；節(jié)能；降耗

1 概述

目前，最為環(huán)保的能源處理方式就是對(duì)天然氣進(jìn)行壓縮處理，此技術(shù)的使用可以比較有效的提高經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)天然氣壓縮機(jī)使用的時(shí)間起步比較晚，主要引用的是國(guó)外的產(chǎn)品，設(shè)備運(yùn)行過程中系統(tǒng)運(yùn)行消耗的能量太大、工作效率低等。保證設(shè)備的正常運(yùn)行就是要確保發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)的正常使用，而影響兩者的重點(diǎn)就是耗能問題，只有解決這方面的問題，才能對(duì)節(jié)能工作提供實(shí)際的保障。

2 往復(fù)式天然壓縮機(jī)使用過程中的理論循環(huán)

實(shí)際中，理論參考假設(shè)有以下幾點(diǎn)：第一個(gè)就是氣缸存在的容積；第二個(gè)就是進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)受到的阻力；第三個(gè)就是壓縮氣體所需要的容積確保無誤；第四個(gè)是氣體壓縮過程中的指數(shù)是否正常。在整個(gè)壓縮機(jī)循環(huán)的過程中涵蓋了溫度的循環(huán)、變化的信息以及熱量的循環(huán)。

3 往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)影響性能的因素

3.1 壓縮機(jī)輸氣指數(shù)

壓縮機(jī)的輸氣指數(shù)通常是壓縮機(jī)正常運(yùn)行的輸出氣量以及理論輸出氣量的占比，輸氣指數(shù)對(duì)實(shí)際輸出的氣量有影響。根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)報(bào)告可以看出，只有降低輸氣指數(shù)才能降低壓縮機(jī)的耗能。

3.1.1 容積。實(shí)際使用過程中，影響余隙的主要是活塞的活動(dòng)，當(dāng)活塞在止點(diǎn)上的時(shí)候，活塞的頂面會(huì)和氣缸產(chǎn)生一定的容積量。在這個(gè)過程中，如果壓縮的距離越來越小，那么就會(huì)產(chǎn)生噪音等其他不良反應(yīng)。

3.1.2 壓力值。壓力指數(shù)直接的反映出氣體呼入時(shí)的壓力，當(dāng)吸氣的壓力值下降的過大，對(duì)吸氣閥門的壓力就會(huì)增大，從而導(dǎo)致閥門關(guān)閉，因此，在實(shí)際工作中，只有適當(dāng)?shù)慕档臀鼩鈮毫Σ拍艽_保壓力值的適中。

3.1.3 溫度。溫度是衡量氣體壓縮過程中吸氣量對(duì)呼氣量影響的參數(shù)。當(dāng)吸氣的時(shí)候，氣缸內(nèi)壁會(huì)因?yàn)槲鼩鉁囟壬仙?，如果這時(shí)候的溫度大于吸氣管溫度，那么就會(huì)導(dǎo)致吸入氣體的容積下降，從而影響整個(gè)氣缸的壓力。此問題最好的解決辦法就是提高氣缸的質(zhì)量。

3.1.4 泄露指數(shù)。泄露由于很多的零配件都存在因?yàn)槊芊獠粐?yán)格造成的，其后果造成排氣的總量少于氣缸內(nèi)部的總量。只有有效的降低活塞和氣缸之間的縫隙、優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、提高吸氣和排氣的密封質(zhì)量、提高制造技術(shù)等，才能有效的確保泄露指數(shù)在可工作的范圍內(nèi)。

3.2 壓縮機(jī)氣體的物理特性

天然氣中有很多的混合物質(zhì)，其中大多數(shù)都是可凝結(jié)的氣體，因此，在壓縮的時(shí)候，某些氣體會(huì)產(chǎn)生凝析以至于混合物質(zhì)含量下降，最終干擾壓縮機(jī)的工作。

3.2.1 含水量。當(dāng)往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)工作后，如果此時(shí)處于相同的溫度之下，那么每壓縮一個(gè)n×0.1MPa，體積就會(huì)減小1+n倍，相對(duì)的單位體積之內(nèi)的含水量也會(huì)相應(yīng)增加。溫度一樣，單位體積的含水量越高，壓縮的水越多，那么對(duì)于設(shè)備的腐蝕越高，從而增加了設(shè)備正常使用的能耗。

3.2.2 壓縮過程中的壓縮因子。由于壓縮機(jī)工作的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致混合氣體的組分發(fā)生變化，導(dǎo)致壓縮的因子也在產(chǎn)生變化，此變化直接影響容積指數(shù)，導(dǎo)致容積或者氣缸的尺寸偏離原先的需求。

3.2.3 氣體濃度。壓縮的過程中氣體的濃度決定了壓縮過程中存在的阻力，濃度越大阻力越大，反之，濃度越小阻力越小。

4 活塞式的復(fù)式天然壓縮機(jī)節(jié)能方案

4.1 PLC的應(yīng)用

PLC的全稱是可編程序控制器，多用在往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)控制體系中，此控制器可以幫助壓縮機(jī)有效的采集工作中的數(shù)值，比方說轉(zhuǎn)速多少、壓力高低、溫度高低以及流量的大小等，此外，還會(huì)將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)的規(guī)劃整理。

4.2 三環(huán)可變動(dòng)的氣閥

干擾氣閥正常工作的主要原因有：閥片的上升程度、彈簧的力度、其他運(yùn)動(dòng)零配件的質(zhì)量。閥片上升所用的時(shí)間越短，那么壓縮遇到的阻力也會(huì)越小，好處就是減少了氣閥開關(guān)對(duì)最終排氣量的影響，還可以增加氣閥使用的壽命。

4.3 定期維修氣缸以及活塞

活塞處于止點(diǎn)的時(shí)候就會(huì)與氣缸內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)間隙，或者和排氣道形成一個(gè)空間，這就是所說的余隙，當(dāng)余隙的容積越大，就會(huì)導(dǎo)致排氣量的減少。

4.4 各零件之間的間隙

壓縮機(jī)正常工作的時(shí)候會(huì)讓內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)零配件活動(dòng)從而產(chǎn)生間隙，間隙越小，或者零配件的表面越粗糙，那么最后都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的負(fù)荷工作增大，最終影響著整個(gè)設(shè)備的輸出功率；相反，如果此時(shí)的間隙比較大，那么其工作的泄露量也會(huì)增加，那么對(duì)功率的損失也會(huì)提高。

4.5 定期維護(hù)容易泄露的部件

壓縮機(jī)工作中主要涉及到的泄露部件有排氣閥、活塞以及需要填充物料的部件，在實(shí)際的操作中要確保這些部件是否會(huì)產(chǎn)生泄露的現(xiàn)象。如果排氣閥泄露將會(huì)影響排氣量，或者內(nèi)泄，會(huì)造成功率增大，從而影響整個(gè)排氣容積的壓力以及溫度。

4.6 減弱進(jìn)排氣系統(tǒng)的阻礙物

壓縮機(jī)在工作的時(shí)候會(huì)用到分離器，分離器隨著使用的時(shí)間而降低使用壽命，如果不做好維護(hù)的工作將會(huì)增加兩端之間的壓力。

5 降低發(fā)動(dòng)機(jī)能耗的主要方法

5.1 調(diào)整空燃和多余空氣指數(shù)

當(dāng)壓縮機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的情況，比如說負(fù)載、燃料值、轉(zhuǎn)速快慢去自動(dòng)的調(diào)整需要的數(shù)值。如果發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行敲缸，那么可以說明此時(shí)燃料內(nèi)部的壓力太大，即混合氣體的濃度太大導(dǎo)致空氣指數(shù)偏小。

5.2 調(diào)整混合氣體的占有量

混合氣體在各個(gè)氣缸中的占有量是不一樣的，因此阻礙了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用，每一個(gè)氣缸都無法用經(jīng)濟(jì)的混合氣體，因?yàn)檫@樣會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)使用的功率，增大燃料的消耗。對(duì)于往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，只有經(jīng)過有效的調(diào)整，才能均和各氣缸的氣體量。

5.3 提高燃燒率

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)有運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生殘余的氣量，殘余氣量的增加相對(duì)來說會(huì)減少燃料與氧氣的接觸。為了加強(qiáng)燃料使用的效率，應(yīng)提高混合氣體的濃度，以此來加強(qiáng)燃燒使用率。

5.4 做好發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻工作

發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度直接影響著設(shè)備消耗的能力，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液處在70度的時(shí)候，燃燒節(jié)能率有3%，但是當(dāng)冷卻液的溫度有80度的時(shí)候，燃燒節(jié)能率可以達(dá)到5%。因此，往復(fù)式天熱氣壓縮機(jī)在整體運(yùn)行的時(shí)候，最好將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻的溫度控制在這個(gè)范圍。

參考文獻(xiàn)

[1]西安交通大學(xué)壓縮機(jī)教研室.活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1979.

[2]劉巽俊.內(nèi)燃機(jī)的排放與控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]熊光德.一種壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)[J].天然氣與石油，2002（3）：60-61.

[4]劉君富，李德春，等.壓縮機(jī)中間冷卻器的改造及其節(jié)能效果分析[J].煤氣與熱力，2001（12）：505-509.

[5]汪國(guó)興，秦宏波.壓縮機(jī)供氣系統(tǒng)空氣處理設(shè)備節(jié)能措施分析[J].上海節(jié)能，2005（2）.

[6]蔣德明.內(nèi)燃機(jī)燃燒與排放學(xué)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2001.