往复式天然气压缩机节能降耗研究

往复式天然气压缩机节能降耗研究

作者：郭乐园

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2020年第02期

摘要：针对往复式天然气压缩机的节能降耗问题，本次研究首先对往复式天然气压缩机的基本结构和工作原理进行分析，对其能耗的影响因素进行深入研究，提出节能降耗的相关措施，为降低天然气的输送成本奠定基础。研究表明：输气指数、设备容积以及气体温度是影响往复式天然气压缩机能耗的重要因素，因此，相关企业需要从引入PIC系统、加强维护、检测漏气部件、保持进气系统稳定、控制空燃比以及优化冷却工作等六方面入手，分别采取多项有效措施，进而达到往复式天然气压缩机节能降耗的目的。

关键词：往复式天然气压缩机;节能降耗;工作原理;影响因素;PIC系统

往复式天然气压缩机是天然气长输管道沿线的重要设备，其主要可以发挥对天然气增压的目的，目前，各个行业都非常重要设备的节能降耗工作，对于天然气输送行业而言也是如此，要想达到整个天然气输送过程节能降耗的目的，必须对往复式天然气压缩机进行节能降耗研究[1]。针对往复式天然气压缩机的节能降耗问题，本次研究结合我国往复式压缩机的使用情况，对其工作原理以及能耗的影响因素进行多方面的研究，从多个角度出发提出节能降耗的相关措施，为提高天然气输送的经济效益奠定基础。

1 往复式天然气压缩机结构及原理

1.1 基本结构

对于往复式天然气压缩机而言，其主要由两部分构成，分别是主机以及辅机，其中，主机主要包括气缸、活塞以及密封部件等构成，辅机主要由冷却系统以及润滑系统等构成。根据工作需要的不同，压缩机组可以由不同的列构成，每一列中都包括相同的活塞以及连接筒，在气缸的一侧使用密封填料将其填满，另一侧连接刮油环，如果压缩机的连杆相对较大，则可以将其连接到曲柄销上，使得连杆与曲轴可以一起运动，如果压缩机的连杆相对较小，可以将其连接到十字头上，使得连杆与十字头之间可以一起运动[2]。

1.2 工作原理

在往复式压缩机运行的过程中，曲轴将会在电动机的带动下旋转，通过连杆部件，曲轴将会带动活塞做往复式运动，此时活塞与气缸之间的封闭空间也将会产生周期性的变化，当曲轴转动一周时，曲轴将会带动活塞进行一次往返运动，此时气缸与活塞之间的封闭空间将会产生进气、压缩以及排气三个关键过程，三个关键过程构成了压缩机的工作周期，这就是往复式压缩机运行的基本工作原理。

2 往复式天然气压缩机能耗影响因素

2.1 输气指数

在压缩机使用的过程中，排出压缩机天然气体积与输入压缩机天然气体积之间的比值可以被称为输气指数，目前，随着对压缩机研究的不断深入，压缩机的生产工艺已经得到了较大的提升，压缩机的输气指数也已经产生了较大的变化，通过现场试验发现，当压缩机的输气指数提升时，压缩机的能耗也会随之增加，因此，降低压缩机的输气指数是达到节能降耗目的的关键措施。

2.2 设备容积

在往复式压缩机工作的额过程中，随着活塞的运动，活塞与气缸之间的空间也会出现较大的变化，这部分体积就是天然气压缩机的容积，也可以被称为设备容积，设备的容积会对压缩机的运行效率产生较大的影响，当压缩机的容积不断变小时，此时压缩机就会出现严重的爆震问题，压缩机工作的稳定性会受到严重的影响，压缩机的能耗也会随之增加。

2.3 气体温度

往复式压缩机工作的过程也可以被看作为气体交换的过程，因此输入到压缩机内的气体温度也会对气缸内的气体产生重要的影响，因此当压缩机在进行进气作业的过程中，如果燃烧室内的温度相对较高，此时就会出现严重的吸氣不足问题，这种状况会对压缩机的运行产生能耗影响。

3 往复式天然气压缩机节能降耗措施

3.1 引入PIC系统

所谓的PIC系统主要指的是一种可编程的控制器，目前，该种系统已经在其他领域的设备中得到了应用，该系统的应用不但有利于降低设备的能耗，还有利于保障设备的运行安全。在压缩机内引入PIC系统以后，可以对压缩机的转速、压缩比等参数进行有效的控制，进而对压缩机运行工况进行有效的调整，根据输气参数的变化对其运行状况进行一定的改变，这是降低压缩机能耗的关键措施，能有效提高天然气输送企业的经济效益。

3.2 加强维护

在压缩机正常工作的过程中，受到外界因素以及工作负荷等各种因素的影响，会使得压缩机出现严重的磨损问题，部分零部件的应力将会下降，此时压缩机的使用寿命将会缩短，磨损问题以及应力的变化也会对能耗产生严重的影响，因此，对压缩机进行维护以及保养十分重要，在这一方面，相关企业需要制定合理的压缩机维护保养周期，并制定专门的维护保养制

度，安排专业人员定期对设备进行检查，对出现问题的零部件进行更换，通过该种措施不但可以有效的提高设备的运行效率和降低能耗，同时还可以延长设备的使用寿命。

3.3 检测漏气部件

一般情况下，在压缩机运行的过程中，受到各种因素的影响，可能会出现漏气问题，漏气问题会对压缩机的运行效率产生严重的影响，因此，需要对压缩机内可能会出现漏气问题的零部件进行有效的检测，容易出现漏气问题的零部件主要包括活塞环、进气管道以及排气管道等，当某一个位置出现漏气问题以后，整个压缩机内的压力都会出现降低，此时设备可能会出现重复性的工作，设备的运行能耗也将会提升。在这一方面，相关企业需要定期对设备进行气密性检测，如果发现漏气问题，则需要对出现漏气问题的零部件进行更换。

3.4 保持进气系统稳定

进气系统是往复式压缩机的重要组成部分，在压缩机运行的过程中，如果天然气中含有体积较大的杂质，此时进气系统就会出现严重的阻碍问题，进而对设备的进气量产生重要的影响，当进气量受到影响时，压缩机内的燃烧现象也会受到影响，进而影响设备的能耗，同时，还可能会引发其他类型的故障问题，因此，保持进气系统的稳定性十分重要，工作人员需要对进气系统进行检查，防止进气系统内出现异物，防止堵塞进气系统。

3.5 控制空燃比

空燃比是往复式压缩机运行过程中的重要参数，当压缩机的空燃比相对较大时，就会出现燃烧动力不足的问题，如果压缩机的空燃比相对较小时，就会出现压缩机活塞的敲缸问题，同时，空燃比也会对压缩机的负荷以及转速产生严重影响，综合而言，空燃比会对设备的安全运行以及能耗产生影响，因此，工作人员需要根据输气量的变化对空燃比进行准确的把控，使得设备的空燃比可以长期稳定的保持在合理数值范围内。

3.6 优化冷却工作

在往复式压缩机工作的过程中，受到负荷等因素的影响，压缩机内的发动机将会长期处于一种温度较高的状态，高温会对发动机产生影响，进而影响整个设备的能耗，因此，需要对设备进行降温处理，一般情况下，压缩机内都具有专门的冷却系统，但是如果冷却系统出现故障问题，就会对设备的安全运行产生影响，通过现场试验发现，当发动机的温度可以降低到70℃左右时，其能耗可以降低3%，当发动机的温度可以降低到80℃左右时，其能耗可以降低5%，因此，工作人员需要优化冷却工作，保障优化系统长期处于正常工作状态，进而将发动机的温度维持在70℃-80℃之间，进而达到压缩机节能降耗的目的。

4 结论