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    改善壓縮機(jī)進(jìn)氣工況措施探討

    2017-03-03 15:46:00王鐵柱李蓉孟婉瑩尤星賈超中石油長(zhǎng)慶油田公司第三采氣廠內(nèi)蒙古鄂爾多斯017300
    化工管理 2017年4期
    關(guān)鍵詞:氣閥活塞桿分離器

    王鐵柱 李蓉 孟婉瑩 尤星 賈超(中石油長(zhǎng)慶油田公司第三采氣廠, 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

    改善壓縮機(jī)進(jìn)氣工況措施探討

    王鐵柱 李蓉 孟婉瑩 尤星 賈超(中石油長(zhǎng)慶油田公司第三采氣廠, 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

    壓縮機(jī)的進(jìn)氣條件對(duì)壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行起著決定性作用,現(xiàn)行壓縮機(jī)的進(jìn)氣條件在固體雜質(zhì)、水分、溫度方面都有不足之處,造成許多壓縮機(jī)故障,如氣閥損壞、活塞環(huán)磨損造成排氣溫度高、活塞桿斷裂等。通過(guò)改善濾網(wǎng)、增加預(yù)熱換熱器、調(diào)節(jié)余隙容積等措施來(lái)改善壓縮機(jī)的進(jìn)氣工況,保證壓縮機(jī)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

    進(jìn)氣工況;活塞桿斷裂;改善濾網(wǎng);進(jìn)氣溫度;余隙容積

    1 天然氣壓縮機(jī)工作原理

    往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)的工作原理:往復(fù)壓縮機(jī)是通過(guò)曲柄-連桿機(jī)構(gòu)將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng),依靠缸內(nèi)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)改變工作腔容積,借以達(dá)到壓縮氣體提高氣體壓力的目的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)連軸器帶動(dòng)壓縮機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí),壓縮機(jī)曲軸通過(guò)連桿、十字頭、活塞桿帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮的工作循環(huán)。當(dāng)活塞由外止點(diǎn)向內(nèi)止點(diǎn)(曲軸端)運(yùn)動(dòng)時(shí),氣缸容積增大,壓力減小,當(dāng)其壓力低于工藝氣進(jìn)氣壓力時(shí),進(jìn)氣閥打開進(jìn)氣,而實(shí)現(xiàn)氣缸的吸氣過(guò)程,當(dāng)活塞到達(dá)內(nèi)止點(diǎn)時(shí),吸氣過(guò)程結(jié)束。在曲軸的帶動(dòng)下,活塞在向外止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),氣缸容積減小,當(dāng)壓力大于工藝氣排氣壓力時(shí),排氣閥打開排氣,而實(shí)現(xiàn)氣缸的壓縮排氣過(guò)程。

    2 壓縮機(jī)進(jìn)氣分析

    (1)過(guò)濾裝置 壓縮機(jī)進(jìn)氣洗滌罐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,主要用于分離較大的顆粒和液體,并不能分離出較小顆粒和液滴。所以來(lái)氣中的較小顆粒雜質(zhì)和小液滴會(huì)進(jìn)入壓縮機(jī),造成壓縮機(jī)氣閥損壞,活塞環(huán)磨損,氣缸內(nèi)積水是引發(fā)活塞桿斷裂的原因之一。

    (2)進(jìn)氣溫度 冬季壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度平均在5~6℃,夏季壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度平均在17~18℃。

    若天然氣中不含任何雜質(zhì),進(jìn)氣溫度低有利于壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行,但是原料氣中含有輕烴水分等雜質(zhì),在氣溫較低時(shí),一部分氣體水合物以液體的形式進(jìn)入壓縮機(jī),經(jīng)壓縮后,在氣缸內(nèi)積存,當(dāng)液體達(dá)到氣缸的余隙容積時(shí),活塞壓縮時(shí)造成液擊,活塞力瞬間大幅度增大,若活塞桿長(zhǎng)時(shí)間受到超過(guò)正常水平的拉伸力時(shí),就會(huì)造成疲勞,最后斷裂。

    3 改善壓縮機(jī)進(jìn)氣工況的措施

    分別通過(guò)改善過(guò)濾分離,增壓換熱器,調(diào)節(jié)余隙容積來(lái)改善壓縮機(jī)的進(jìn)氣工況,保證壓縮機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

    (1)增加過(guò)濾分離裝置 由于預(yù)分離器主要用于分離段塞流和較大的固體顆粒,進(jìn)氣洗滌罐也是粗分離,不能滿足壓縮機(jī)對(duì)地區(qū)氣體的要求,所以增加過(guò)濾分離裝置有利于壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

    方案1:絲網(wǎng)聚結(jié)器和旋風(fēng)分離器組合

    絲網(wǎng)聚結(jié)器是一種高效的氣液分離設(shè)備,它具有表面積大、重量輕、自由體積大、使用方便等優(yōu)點(diǎn),尤其對(duì)2~10微米的液滴有很強(qiáng)的除霧能力,以及其壓降小的特點(diǎn)使編織絲網(wǎng)聚結(jié)器有著廣泛的應(yīng)用。編織絲網(wǎng)、旋風(fēng)分離器、纖維絲床、葉片式慣性分離器在不同液滴直徑范圍、進(jìn)口氣流速度、流道直徑以及載液量的條件在達(dá)到相同分離效果的情況下,絲網(wǎng)除霧器有著最低的總壓損失,所以,在壓縮機(jī)進(jìn)氣洗滌罐中增加一套絲網(wǎng)聚結(jié)器將能很好地分離出進(jìn)氣中的水霧,起到較好效果。

    對(duì)于氣體中的固體雜質(zhì),可以在壓縮機(jī)進(jìn)口處加一旋風(fēng)分離器,根據(jù)旋風(fēng)分離器的粒級(jí)效率ηp來(lái)計(jì)算。

    ηp=(C1i-C2i)/C1i

    方案2:過(guò)濾分離器

    在壓縮機(jī)入口前加過(guò)濾分離器,過(guò)濾分離器應(yīng)具有過(guò)濾段和分離段,并集合在一臺(tái)設(shè)備上??梢猿ス艿乐袛y帶的液體,固體顆粒捕集效率應(yīng)大于等于99.9%,具有高納污量,長(zhǎng)檢修周期,低阻力,且運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

    (2)增加預(yù)熱換熱器 由于冬季進(jìn)氣溫度較低,為了使氣體中的水合物不凝固,提高進(jìn)氣溫度到夏季水平,將有效減少水分進(jìn)入氣缸。

    在壓縮機(jī)撬上加一預(yù)熱換熱器,采用管殼式換熱器,熱源采用壓縮機(jī)壓縮后未經(jīng)過(guò)空冷器的高溫排氣。不僅降低了空冷器的負(fù)荷,節(jié)約了能源,還有效提高了壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度。設(shè)置換熱器旁通,冬季時(shí),投用換熱器,將進(jìn)氣溫度提高到10℃以上,夏季時(shí),用旁通管線。

    換熱器選型不宜太大,只要將進(jìn)氣溫度提高到10℃即可,進(jìn)氣溫度過(guò)高會(huì)引起排氣溫度高,不利于壓縮機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

    (3)適當(dāng)增加余隙容積 壓縮氣體時(shí),氣體中可能有部分蒸氣凝結(jié)下來(lái)。我們知道液體是不可壓縮的,如果氣缸中不留有余隙,則壓縮機(jī)不可避免地會(huì)遭到損壞。因此,在壓縮機(jī)氣缸中必須留有余隙。余隙存在以及殘留在余隙容積內(nèi)的氣體可以起到氣墊作用,也不會(huì)使活塞與氣缸蓋發(fā)生撞擊而損壞。同時(shí),為了裝配和調(diào)節(jié)的需要,在氣缸蓋與處于死點(diǎn)位置的活塞之間也必須留有一定的余隙。壓縮機(jī)上裝有氣閥,在氣閥與氣缸之間以及閥座本身的氣道上都會(huì)有活塞壓縮排氣后殘留的余氣,這些余氣可以減緩氣體對(duì)進(jìn)出口氣閥的沖擊作用,同時(shí)也減緩了閥片對(duì)閥座及閥蓋的沖擊作用。氣缸中留有余隙就能給壓縮機(jī)的裝配、操作和安全使用帶來(lái)很多好處,但余隙留得過(guò)大會(huì)造成壓縮機(jī)的排氣量降低,效率下降。余隙容積可以有效地防止水擊,緩沖氣閥沖擊,保證機(jī)組安全,所以不能全部關(guān)閉。當(dāng)余隙容積太大時(shí)會(huì)造成處理量下降,浪費(fèi)發(fā)動(dòng)機(jī)功率,所以在實(shí)際情況中要適當(dāng)調(diào)節(jié)。

    4 結(jié)語(yǔ)

    綜上所述,現(xiàn)行壓縮機(jī)的進(jìn)氣條件有不足之處,通過(guò)文中的措施可以改善進(jìn)氣條件,減少壓縮機(jī)故障,實(shí)現(xiàn)機(jī)組長(zhǎng)期安全平穩(wěn)高效運(yùn)行。

    [1]張湘亞.石油化工流體機(jī)械[J].山東:石油大學(xué)出版社 .1996.

    王鐵柱(1988-),男,漢,山東濰坊人,助理工程師,主要從事天然氣生產(chǎn)工作。

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