往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)節(jié)能降耗研究

摘 要：針對往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)的節(jié)能降耗問題，本次研究首先對往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行分析，對其能耗的影響因素進(jìn)行深入研究，提出節(jié)能降耗的相關(guān)措施，為降低天然氣的輸送成本奠定基礎(chǔ)。研究表明：輸氣指數(shù)、設(shè)備容積以及氣體溫度是影響往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)能耗的重要因素，因此，相關(guān)企業(yè)需要從引入PIC系統(tǒng)、加強(qiáng)維護(hù)、檢測漏氣部件、保持進(jìn)氣系統(tǒng)穩(wěn)定、控制空燃比以及優(yōu)化冷卻工作等六方面入手，分別采取多項(xiàng)有效措施，進(jìn)而達(dá)到往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式天然氣壓縮機(jī);節(jié)能降耗;工作原理;影響因素;PIC系統(tǒng)

往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)是天然氣長輸管道沿線的重要設(shè)備，其主要可以發(fā)揮對天然氣增壓的目的，目前，各個(gè)行業(yè)都非常重要設(shè)備的節(jié)能降耗工作，對于天然氣輸送行業(yè)而言也是如此，要想達(dá)到整個(gè)天然氣輸送過程節(jié)能降耗的目的，必須對往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)進(jìn)行節(jié)能降耗研究[1]。針對往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)的節(jié)能降耗問題，本次研究結(jié)合我國往復(fù)式壓縮機(jī)的使用情況，對其工作原理以及能耗的影響因素進(jìn)行多方面的研究，從多個(gè)角度出發(fā)提出節(jié)能降耗的相關(guān)措施，為提高天然氣輸送的經(jīng)濟(jì)效益奠定基礎(chǔ)。

1 往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)及原理

1.1 基本結(jié)構(gòu)

對于往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)而言，其主要由兩部分構(gòu)成，分別是主機(jī)以及輔機(jī)，其中，主機(jī)主要包括氣缸、活塞以及密封部件等構(gòu)成，輔機(jī)主要由冷卻系統(tǒng)以及潤滑系統(tǒng)等構(gòu)成。根據(jù)工作需要的不同，壓縮機(jī)組可以由不同的列構(gòu)成，每一列中都包括相同的活塞以及連接筒，在氣缸的一側(cè)使用密封填料將其填滿，另一側(cè)連接刮油環(huán)，如果壓縮機(jī)的連桿相對較大，則可以將其連接到曲柄銷上，使得連桿與曲軸可以一起運(yùn)動，如果壓縮機(jī)的連桿相對較小，可以將其連接到十字頭上，使得連桿與十字頭之間可以一起運(yùn)動[2]。

1.2 工作原理

在往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行的過程中，曲軸將會在電動機(jī)的帶動下旋轉(zhuǎn)，通過連桿部件，曲軸將會帶動活塞做往復(fù)式運(yùn)動，此時(shí)活塞與氣缸之間的封閉空間也將會產(chǎn)生周期性的變化，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動一周時(shí)，曲軸將會帶動活塞進(jìn)行一次往返運(yùn)動，此時(shí)氣缸與活塞之間的封閉空間將會產(chǎn)生進(jìn)氣、壓縮以及排氣三個(gè)關(guān)鍵過程，三個(gè)關(guān)鍵過程構(gòu)成了壓縮機(jī)的工作周期，這就是往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行的基本工作原理。

2 往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)能耗影響因素

2.1 輸氣指數(shù)

在壓縮機(jī)使用的過程中，排出壓縮機(jī)天然氣體積與輸入壓縮機(jī)天然氣體積之間的比值可以被稱為輸氣指數(shù)，目前，隨著對壓縮機(jī)研究的不斷深入，壓縮機(jī)的生產(chǎn)工藝已經(jīng)得到了較大的提升，壓縮機(jī)的輸氣指數(shù)也已經(jīng)產(chǎn)生了較大的變化，通過現(xiàn)場試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓縮機(jī)的輸氣指數(shù)提升時(shí)，壓縮機(jī)的能耗也會隨之增加，因此，降低壓縮機(jī)的輸氣指數(shù)是達(dá)到節(jié)能降耗目的的關(guān)鍵措施。

2.2 設(shè)備容積

在往復(fù)式壓縮機(jī)工作的額過程中，隨著活塞的運(yùn)動，活塞與氣缸之間的空間也會出現(xiàn)較大的變化，這部分體積就是天然氣壓縮機(jī)的容積，也可以被稱為設(shè)備容積，設(shè)備的容積會對壓縮機(jī)的運(yùn)行效率產(chǎn)生較大的影響，當(dāng)壓縮機(jī)的容積不斷變小時(shí)，此時(shí)壓縮機(jī)就會出現(xiàn)嚴(yán)重的爆震問題，壓縮機(jī)工作的穩(wěn)定性會受到嚴(yán)重的影響，壓縮機(jī)的能耗也會隨之增加。

2.3 氣體溫度

往復(fù)式壓縮機(jī)工作的過程也可以被看作為氣體交換的過程，因此輸入到壓縮機(jī)內(nèi)的氣體溫度也會對氣缸內(nèi)的氣體產(chǎn)生重要的影響，因此當(dāng)壓縮機(jī)在進(jìn)行進(jìn)氣作業(yè)的過程中，如果燃燒室內(nèi)的溫度相對較高，此時(shí)就會出現(xiàn)嚴(yán)重的吸氣不足問題，這種狀況會對壓縮機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生能耗影響。

3 往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)節(jié)能降耗措施

3.1 引入PIC系統(tǒng)

所謂的PIC系統(tǒng)主要指的是一種可編程的控制器，目前，該種系統(tǒng)已經(jīng)在其他領(lǐng)域的設(shè)備中得到了應(yīng)用，該系統(tǒng)的應(yīng)用不但有利于降低設(shè)備的能耗，還有利于保障設(shè)備的運(yùn)行安全。在壓縮機(jī)內(nèi)引入PIC系統(tǒng)以后，可以對壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、壓縮比等參數(shù)進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而對壓縮機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行有效的調(diào)整，根據(jù)輸氣參數(shù)的變化對其運(yùn)行狀況進(jìn)行一定的改變，這是降低壓縮機(jī)能耗的關(guān)鍵措施，能有效提高天然氣輸送企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 加強(qiáng)維護(hù)

在壓縮機(jī)正常工作的過程中，受到外界因素以及工作負(fù)荷等各種因素的影響，會使得壓縮機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損問題，部分零部件的應(yīng)力將會下降，此時(shí)壓縮機(jī)的使用壽命將會縮短，磨損問題以及應(yīng)力的變化也會對能耗產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，對壓縮機(jī)進(jìn)行維護(hù)以及保養(yǎng)十分重要，在這一方面，相關(guān)企業(yè)需要制定合理的壓縮機(jī)維護(hù)保養(yǎng)周期，并制定專門的維護(hù)保養(yǎng)制度，安排專業(yè)人員定期對設(shè)備進(jìn)行檢查，對出現(xiàn)問題的零部件進(jìn)行更換，通過該種措施不但可以有效的提高設(shè)備的運(yùn)行效率和降低能耗，同時(shí)還可以延長設(shè)備的使用壽命。

3.3 檢測漏氣部件

一般情況下，在壓縮機(jī)運(yùn)行的過程中，受到各種因素的影響，可能會出現(xiàn)漏氣問題，漏氣問題會對壓縮機(jī)的運(yùn)行效率產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，需要對壓縮機(jī)內(nèi)可能會出現(xiàn)漏氣問題的零部件進(jìn)行有效的檢測，容易出現(xiàn)漏氣問題的零部件主要包括活塞環(huán)、進(jìn)氣管道以及排氣管道等，當(dāng)某一個(gè)位置出現(xiàn)漏氣問題以后，整個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)的壓力都會出現(xiàn)降低，此時(shí)設(shè)備可能會出現(xiàn)重復(fù)性的工作，設(shè)備的運(yùn)行能耗也將會提升。在這一方面，相關(guān)企業(yè)需要定期對設(shè)備進(jìn)行氣密性檢測，如果發(fā)現(xiàn)漏氣問題，則需要對出現(xiàn)漏氣問題的零部件進(jìn)行更換。

3.4 保持進(jìn)氣系統(tǒng)穩(wěn)定

進(jìn)氣系統(tǒng)是往復(fù)式壓縮機(jī)的重要組成部分，在壓縮機(jī)運(yùn)行的過程中，如果天然氣中含有體積較大的雜質(zhì)，此時(shí)進(jìn)氣系統(tǒng)就會出現(xiàn)嚴(yán)重的阻礙問題，進(jìn)而對設(shè)備的進(jìn)氣量產(chǎn)生重要的影響，當(dāng)進(jìn)氣量受到影響時(shí)，壓縮機(jī)內(nèi)的燃燒現(xiàn)象也會受到影響，進(jìn)而影響設(shè)備的能耗，同時(shí)，還可能會引發(fā)其他類型的故障問題，因此，保持進(jìn)氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要，工作人員需要對進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查，防止進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)異物，防止堵塞進(jìn)氣系統(tǒng)。

3.5 控制空燃比

空燃比是往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行過程中的重要參數(shù)，當(dāng)壓縮機(jī)的空燃比相對較大時(shí)，就會出現(xiàn)燃燒動力不足的問題，如果壓縮機(jī)的空燃比相對較小時(shí)，就會出現(xiàn)壓縮機(jī)活塞的敲缸問題，同時(shí)，空燃比也會對壓縮機(jī)的負(fù)荷以及轉(zhuǎn)速產(chǎn)生嚴(yán)重影響，綜合而言，空燃比會對設(shè)備的安全運(yùn)行以及能耗產(chǎn)生影響，因此，工作人員需要根據(jù)輸氣量的變化對空燃比進(jìn)行準(zhǔn)確的把控，使得設(shè)備的空燃比可以長期穩(wěn)定的保持在合理數(shù)值范圍內(nèi)。

3.6 優(yōu)化冷卻工作

在往復(fù)式壓縮機(jī)工作的過程中，受到負(fù)荷等因素的影響，壓縮機(jī)內(nèi)的發(fā)動機(jī)將會長期處于一種溫度較高的狀態(tài)，高溫會對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響整個(gè)設(shè)備的能耗，因此，需要對設(shè)備進(jìn)行降溫處理，一般情況下，壓縮機(jī)內(nèi)都具有專門的冷卻系統(tǒng)，但是如果冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，就會對設(shè)備的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響，通過現(xiàn)場試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)動機(jī)的溫度可以降低到70℃左右時(shí)，其能耗可以降低3%，當(dāng)發(fā)動機(jī)的溫度可以降低到80℃左右時(shí)，其能耗可以降低5%，因此，工作人員需要優(yōu)化冷卻工作，保障優(yōu)化系統(tǒng)長期處于正常工作狀態(tài)，進(jìn)而將發(fā)動機(jī)的溫度維持在70℃-80℃之間，進(jìn)而達(dá)到壓縮機(jī)節(jié)能降耗的目的。

4 結(jié)論

通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，往復(fù)式壓縮機(jī)是天然氣長輸管道上的重要設(shè)備，受到多種因素的影響，往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行過程中所需要的能耗相對較高，這不滿足綠色發(fā)展的基本要求，因此，相關(guān)企業(yè)需要采取引入PIC系統(tǒng)、加強(qiáng)維護(hù)、檢測漏氣部件、保持進(jìn)氣系統(tǒng)穩(wěn)定、控制空燃比以及優(yōu)化冷卻工作等各項(xiàng)措施，全面降低壓縮機(jī)的運(yùn)行能耗，間接提高天然氣運(yùn)營企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉洋.往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（18）：134.

[2]楊莽代.往復(fù)式壓縮機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)分析[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)， 2015（13）：49-49，56.

作者簡介：

郭樂園（1986- ），男，畢業(yè)于河南洛陽機(jī)車高級技工學(xué)校采氣工專業(yè)，高級工，主要從事天然氣集輸工作。