螺杆压缩机在石油化工工艺中的应用

常帅

（雷可德高分子（天津）有限公司 300480）

摘要：在工业生产领域中，采用高性能螺杆压缩机取代活塞式压缩机是必然趋势。由于石油化工企业特有的要求，推广使用高性能螺杆压缩机也是必然。应用螺杆压缩机可以提高石油化工工艺技术水平、工艺质量，同时可以逐步完善石油化工工艺装备。文章从螺杆压缩机性能特点出发，分析总结了螺杆压缩机应用的现状，常见故障表现以及处理方法，阐述了螺杆压缩机的研究动向和工艺改进技术，肯定了螺杆压缩机在石油化工工艺中的应用前景。

关键词：螺杆压缩机；石油化工；工艺

1 螺杆压缩机

1.1 基本结构

螺杆压缩机，也称作螺旋式压缩机，是一种容积式气体压缩机械，依靠一对阴阳转子（也称为阴、阳螺杆）在机壳内的回转运动实现容积的变化，进而实现气体的压缩。成套结构主要包括电动机、压缩机机体、冷却散热系统、空气过滤装置以及智能控制系统。

1.2 性能特点 螺杆压缩机的设计理念是德国人在1878年首先提出的，1934年才开始在工业领域实际使用。根据螺杆的配置，可以分为单螺杆、双螺杆，也可以根据实际使用功能分为空气压缩机以及工艺压缩机。与传统的活塞式压缩机相比，螺杆压缩机的主要性能优势表现在以下几个方面：一是运转可靠，构造简单，使用寿命长；二是使用操作方便，智能控制可实现程度高；三是可以实现平稳高速运转，平衡性能突出；四是能耗大大降低；五是工况适应性强，可以不受工作环境的空气、温度、湿度以及粉尘等情况的影响，应用范围更广[1]。但是有一点，目前在超高压场合下的使用还是受到一定限制。

1.3 工作原理 進气、压缩、排气螺杆压缩机工作的三个主要过程。以双螺杆在压缩机为例，自然状态下，机体中的阴、阳转子与机体之间形成若干个独立空间，也就是压缩机的工作容积，空气从进气孔进入机体工作容积，压缩机启动后，当螺杆转子转动到一定位置，也就是第一个工作容积在滚动中脱离进气孔口位置的时候，第一个进气过程结束；螺杆转子继续运转，随着这一对阴阳螺杆的凹凸齿的相互咬合，那两个独立的工作容积同时缩小，这也就实现了工作容积内气体的压缩，这个圧缩过程一直到这一对工作容积与排气孔口连通的那一个瞬间结束；与排气孔口连通后，排气过程开始，一直到阴阳两个齿完全咬合时结束。随着螺杆的转动，工作容积交替变化，吸气、压缩与排气三个过程不间断地循环往复。

2 国内石油化工企业应用螺杆压缩机现状

2.1 现状分析 到上个世纪止，西方发达国家螺杆压缩机的使用相当普遍；在我国，受国内机械制造技术以及进口设备价格居高不下的影响，螺杆压缩机的发展以及使用受到了一定的限制。近年来，随着“中国制造”以及“中国智造”推动，国产高性能螺杆压缩机已经实现批量生产，有效地推动了螺杆压缩机在石油化工行业的应用。石油化工工艺质量、技术水平、装备管理等实现了跃升，螺杆压缩机在石油化工领域的作用日益突出[2]。从空气压缩机到制冷压缩机、工艺压缩机、螺杆膨胀机以及螺杆混输泵，这些正在逐步拓展在石油化工工艺中的应用版图。

2.2 应用范围

2.2.1 气体合成

现代化学生产新材料、合成纤维和药物等离不开在石油化工，在石油化工生产工艺中，气体的合成及聚合是最常见的，螺杆压缩机在这一领域的作用可以说是不可替代的。从最简单的合成氨，通过螺杆压缩机压缩氢气与氮气就可以实现合成；到含乙炔成分的混合气体的压缩、聚乙烯、聚氯乙烯以及含乙烯氧化物的爆炸性气体的压缩使用螺杆压缩机都没有问题。

2.2.2气体分离与制冷

在石油化工生产工艺流程中，利用螺杆压缩机进行气体的处理，除了压缩意外，主要还包括气体冷却、液化、分离，人工制冷领域的使用也是螺杆压缩机的重要功能体现，石油化工行业的制冷机就是螺杆压缩机。螺杆压缩机还能实现从混合液化气体中分理出出度较高的氮气、氧气等合格气体。

2.2.3 气体输送

在生产实际中，螺杆压缩机也被广泛的用于气体输送，比如石油化工企业内部气体输送，远程天然气、煤气的输送；螺杆压缩机气体在这个过程中是作为输送的一个管道。

2.3 常见故障分析

2.3.1 机组不能启动

造成此类故障的主要因素是压力调节器、电磁阀、卸荷阀以及相关控制管路，需要重点检查油气分离器控制管路以及连接处有无泄漏情况。

2.3.2 机组启动时电流大或跳闸

造成此类故障的主要因素是空气开关、进气阀、液压缸、时间继电器等，需要检查输入电压，连接线松动以及相关阀门是否均已正常复位。

2.3.3机组压力低

造成此类故障的主要因素有环境温度过高、排气、进气阀故障、空气滤清器堵塞、传动系统异常等，需要检查负载电磁阀、压力阀，压力表以及压力开关和用户管网是否均正常。

2.3.4 机组排气温度高

造成此类故障的主要因素有风扇电机、排气口、排气阀以及润滑油等情况，需要检查分散点是否正常运转，排气阀排气压力设置是否正常，排气口有无堵塞，润滑油的清洁度以及油量情况。

上述这些故障的诱因大都可以提前预防。为了保证压缩机正常工作，还需要严格按照操作规程，做好维护保养工作，做好日常巡检，并落实月度、季度重点维护与保养。

3 螺杆压缩机的发展趋势及应用研究

螺杆压缩机核心的性能主要体现在转子的型线设计以及螺杆转子的加工上，SOCAD的引入使得转子型线研究设计在热力、动力以及降噪等核心性能上出现了质的飞跃。具体到石油化工工艺，三维设计有效避免了设计缺陷对实际生产工艺的影响，同时，在控制智能化、经济性以及美观效果上都将有一个明显的进步。

4 结论

由于螺杆压缩机的特有的工作原理，随着设计技术和机械加工工艺的进步，其优越的性能将进一步提升，在各个环境、领域的应用将进一步拓展；在石油化工工艺中的应用也将在广度和深度上得到进一步发展。

参考文献：

[1] 朱建伟. 螺杆压缩机在石油化工工艺中的应用分析[J]. 化工管理， 2016（8）：147-147.

[2] 钱家祥. 螺杆压缩机在工艺流程领域的应用现状与前景分析[J]. 通用机械， 2015（2）：20-22.endprint