可调余隙容积技术在加氢往复式压缩机上的应用

丁大卫 鄂强 卢彦（锦西石化分公司）

可调余隙容积技术在加氢往复式压缩机上的应用

丁大卫 鄂强 卢彦（锦西石化分公司）

介绍了往复式压缩机常用的气量调节方法及调余隙容积调节的原理与结构，并结合锦西石化100×104t/a柴油加氢改质装置往复式压缩机可调余隙容积技术改造的实例，对其进行简易分析，降低了机组运行能耗成本，为其它同类场合的技术改造提供参考。

往复式压缩机 余隙容积 气量调节 效益

锦西石化分公司100×104t/a柴油加氢改质装置往复式压缩机组是该装置的关键设备之一，为装置的正常生产提供高压的反应氢气。装置原始设计配备往复式压缩机组3台，2台用于生产1台做为备用，一级排气抽出部分气体供应航煤系统作反应用氢。因多种原因，装置实际生产中航煤系统从未投运，往复式压缩机日常运转变成1台生产、2台备用，运转机组多余的一级气体采取返回一级入口的控制方法，浪费了大量的能量，且压缩机一级缸做了大量无用功，影响机组的稳定性和使用寿命。

1 压缩机组参数简介

4M 80-50/9.8-25-15/25-125BX为大型对称平衡型往复压缩机，同步电动机直联驱动，H型对称排列，外形尺寸为10980mm×9660mm×4930 mm。该压缩机属于三级压缩，各级压缩设有返回控制阀,可以控制各级压缩出口压力。一级缸设计吸排气量为27500Nm3/h，在一级压缩出口设计抽出7900Nm3/h的氢气到航煤精制系统，其余19600Nm3/h的氢气进入二级压缩缸进行再压缩。主要性能参数见表1。

表1 K 1102 A往复式压缩机主要性能参数

2 往复式压缩机常用气量调节方法

2.1 旁路调节

旁路调节即为返回调节，排气管路设计旁通管路与旁通阀门返回连接至进气管路。调节时只需开启旁通阀，部分压缩完气体便返回至进气管路中。这种调节方法灵活简单，但是浪费了多余气体的压缩功，经济性差，一般作为微调手段。

2.2 转速调节

转速调节即通过改变压缩机的转速来调节排气量，一般适用在驱动机为内燃机或汽轮机的机组上。电动机驱动一般采用变频技术，大功率、高压变频器价格昂贵，目前很少采用。此外，变转速调节极易造成机组润滑不充分、部件磨损加剧、振动增加等不良影响。

2.3 可调顶开气阀调节

可调顶开气阀调节即在压缩机做功过程中通过外设装置精确计算强制顶开进气阀，使进气过程中吸入的气体返回进气管路中。此调节手段可实现连续可变大范围调节，另机组只需压缩实际需要的气体，节能效果显著。目前常用的为贺尔碧格的H y d r o COM系统。

2.4 可调余隙容积调节

余隙容积调节即在往复式压缩机组气缸外另设一可调式空腔，调节连接气缸的可调式空腔大小，即调整余隙容积大小，进而达到调整排气量的目的[1]。

3 余隙容积调节应用

本装置往复式压缩机组技术改造选用的可调余隙自动无级调节系统（简称A SSV1.0系统）见图1、图2，对双作用压缩机能实现气量在60%~100%范围调节，配合机组本身的全顶开气阀加卸载荷调节（负荷三挡：零负荷、外侧气阀做功的50负荷、全做功的满负荷），可实现气量全范围调节[2]。增大往复式压缩机的余隙容积，压缩机的排气量减小，机组所需的功耗也减少。

3.1 结构组成

可调余隙容积调节系统由执行机构、液压油站、控制系统、辅助系统等部分组成。

执行机构由新余隙缸、余隙活塞和液压缸等组成，取代机组原气缸端盖。

液压油站包括电动机、油泵、蓄能器、油箱等，油泵工作采取间隙式工作设计，油泵根据设定的联锁启停油压大小自行运转。

控制系统根据主控变量或手动给定参数，通过可编程控制器(PLC)、伺服阀、位移传感器、伺服油缸组成的电液位置控制系统，通过输入信号调节控制液压油压力，进而调节余隙活塞位置，即调整余隙容积大小，最终实现压缩机排气量和级间压缩比的调节控制。实际操作时可根据需要选择D CS远程控制、现场自动控制、现场手动控制3种方式[3]。

辅助系统主要包括泄露气体放空、泄压报警等安全保护措施。

3.2 应用效益分析

锦西石化100×104t/a柴油加氢改质装置往复式压缩机组经采用余隙容积调节技术改造后，经过一段时间的平稳运行，现将机组在氢气流量不变，各级压力和系统压力不变的前提下，测试的参数见表2。

表2 K 1102 A增设余隙调节主要测试参数

通过测试可知机组增设可调余隙调节后，降低机组的工作电流，达到省功节能的效果。在满足生产需求的前提下，节约电流的多少，与机组的操作有关。机组的排气温度影响甚微，可以忽略不计。

此外，机组余隙增大会降低压缩过程中活塞力的升高速率，膨胀过程中气缸内高压气体推动活塞往内侧运动，可以减少曲轴连杆的受力。增设的可调余隙容积调节系统执行机构安装在气缸端盖部位。

4 结论

1）该系统结构简单、维护方便。

2）该系统操作简单、方式灵活。

3）优化了机组的操作工况，降低机组的运行能耗成本。

4）能延长机组易损件的工作寿命，降低机组的运行维护成本。

[1]宋天民.炼油厂动设备[M].北京:中国石化出版社,2006:88-92.

[2]姬忠礼.泵和压缩机[M].北京:石油工业出版社,2007:198-214.

[3]王福利.压缩机组[M].北京:中国石化出版社,2001:20-81.

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.019

丁大卫，工程师，从事设备管理工作，E-mail：qinjanzhong@163.com，地址：辽宁省葫芦岛市锦西石化机械动力处，125001。

2012-02-14）