离心压缩机运行效率降低的原因分析及处理

杜建军

摘 要：结合压缩机现场运行的压力比、温度比及介质组分参数，通过理论计算分析出离心压缩机组运行效率降低的原因;通过更换级间隔板及密封，提升压缩机运行效率，降低能源损耗。

关键词：离心压缩机;多变效率;级间漏气;出口温度

离心式压缩机机组广泛应用于石油化工、煤化工、冶金、天然气输送等高耗能工业领域，有着“工业心脏”之称。离心压缩机作为化工流程的核心动力设备，推动整个化工流程顺利运转的同时占据整套装置能源消耗的80%以上。采用适当的分析方法和处理手段提升离心压缩机组的运行效率是降低企业能耗的有效途径，对提高企业经济效益具有十分重大的现实的意义[4]。

1 概况

某化工厂氢气压缩机，压缩机型号为BCL406/A。该机组于1999年投入运行，运行状况良好。在最近一个检修期内，对比机组一段时间的运行参数发现，在压缩机流量、压力不变的情况下，压缩机组出口气体温度明显升高，压缩机机组的运行能耗明显增加，说明压缩机运行效率降低。

2 主要计算公式

本文分析的压缩介质气体以氢气为主，为简化分析过程，分析过程中对气体按理想气体进行分析。

2.1气体参数计算公式[3]

3 问题分析

结合压缩机组现场运行参数，对压缩机进行理论模拟计算，计算结果对比如下表所示

对比表中各参数发现如下特征：

3.1实际运行值与原设计额定工况存在较大偏离，压缩机实际处于小流量区域运行，偏离最佳工况点。

3.2实际运行工况的出口温度远高出理论模拟值，说明压缩机运行效率低，怀疑是压缩机缸体内存在内泄漏所导致。

根据压缩机实际运行的介质组分结合公式（1）（2）（3）（4）并查表，计算得到实际介质气体的绝热指数κ=1.396。

根据压缩机实际运行的进出口温度和压力，结合公式（5）计算出压缩机实际运行的效率仅为52.1%。

4 问题处理及效果

结合压缩机的运行时间及计算结果，决定对机组进行检查。检查时发现原机组的级间密封已经严重腐蚀，并且部分隔板也存在变形现象。根据检查结果决定对压缩机组整套隔板及密封进行更换。

更换整套隔板及密封后的运行参数如下表所示：

对比压缩机隔板及密封更换后的运行参数，压缩机隔板密封更换后，压缩机流量是更换前的1.14倍，转速降低13%，压比只降低了1.2%，压缩机效率提升10%，说明隔板及密封更换后压缩机运行效率大幅提升。

5 总结及建议

5.1压缩机是非标设计的机械设备，每一台压缩机都拥有其特定的性能特点，建议在现场使用过程中尽量在压缩机最佳工况点附近运行;压缩机长期在小流量工况运行不仅效率低能耗大，而且压缩机的使用寿命也会降低。

5.2压缩机出口温度是衡量压缩机运行多變效率的重要参数，建议用户定期根据本文中的计算公式对压缩机运行时的多变效率进行核算，针对出现的问题早发现早处理，降低能源损耗。

参考文献：

[1]徐忠.离心式压缩机原理（修订本）[M].北京：机械工业出版社，1990.

[2]祁大同.离心式压缩机原理[M]. 北京：机械工业出版社，2017.

[3]杨玉顺.工程热力学[M]. 北京：机械工业出版社，2009.

[4]黄兴，陈玉春，崔高锋，等.离心式压缩机组多变效率的计算模型[J].天然气工业，2008，28（2）：126-128.