１压缩机发展及分类 １．１压缩机的发展 滑片的密封及排气伐片的故障等问题并没有彻底解 决。 （４）涡旋式压缩机。原理是由偏心轴带动 运动滑盘绕同定滑盘的轴线摆动而完成进气和压缩 的功能。与旋转式相比，涡旋式压缩机不仅同样没有 曲轴连杆进排气阀等，而且无旋转式所必须有的滑 压缩机的发展总的来说分为四个阶段： （１）第一启式活塞压缩机。南电动机通过联 轴器或皮带驱动的活塞压缩机组成，｝犬】有许多接头和 轴封泄漏制冷剂，制冷系统需定期充装制冷剂，与第 片、排气阀而极大地提高了工作的可靠性。涡旋式压 二代的全封闭活塞压缩机相比称之为开启式活塞压 缩机的活塞就是那个绕固定滑盘的轴线摆动的运动 缩机。 滑盘，但涡旋式压缩机的制造加工要求非常高，加Ｔ （２）第二代全封闭式活塞压缩机。解决了开肩式 活塞压缩机『Ｉ二作过程中制冷剂的泄漏，并通过整个制 冷系统接口的全部焊接解决了整个制冷系统丁作过 成本直接影响了成本及应用。 １．２压缩机的分类 压缩机的主要种类分为：往复式压缩机；回转式 程中制冷剂的泄漏，大大地提高了整个制冷系统工作 压缩机；滑片式压缩机；液体一活塞式压缩机；罗茨双 的可靠性。但活塞压缩机同有的进排气阀片故障、曲 转子式压缩机；螺杆压缩机；速度型压缩机；离心式压 轴连杆活塞这些将电动机旋转运行转换为往复直线 缩机；轴流式压缩机；混合流式压缩机；喷射式压缩 运动对效率的影响、转动部分的抱轴卡涩、活塞余隙 机；容积式压缩机；无油空压机；高压压缩机等。 对效率的影响等问题并没有解决。 （３）第三代旋转（滑片）压缩机。旋转式压缩机的 活塞像一个在扁平圆盒子内旋转的转子一样，活塞装 ２往复式压缩机的原理及结构 叶哈油田天然气压缩机基本上属于往复式压缩 在扁心轴上，沿气缸侧壁面做平面滚动，作用于气缸 机。原因是：往复式压缩机是容积式压缩机，其压缩 内的制冷剂。为了隔断吸气区与排气区，在气缸侧壁 元件是一个活塞，在气缸内作往复运动。目前往复式 上开一个垂直的槽，槽内装有一个与转子侧壁槽内的 压缩机主要以活塞式空压机为主，而活塞式空压机现 滑片。与活塞压缩机相比消除了进气伐片故障、曲轴 在主要向中压及高压方向发展，离心机目前无法达到 连杆将电动机旋转运动转换为往复直线运动、曲轴连 的一个高度。往复式压缩机的工作原理见图１。 杆部分的抱轴卡涩、活塞余隙等对效率的影响。但其 ２０１０牟 ６ｊ＿７２ ： 段Ｉ 鼢 钨 气缸盖；２－排气阀；３－进气阀；４－气缸；５－活塞 ６一活塞环；７－冷却套；８－连杆；９－曲轴 图１ 往复式压缩机的工作示意图 ２．１ 往复式压缩机原理 从而获得连续脉动的压缩气源。 往复式压缩机从系统角度主要分为六个系统： ２往复式压缩机结构 压缩机南电动机通过联轴节驱动，电动机转子直 ２．接带动压缩机的曲轴旋转，然后由连杆和十字头将曲 轴的旋转运动变成活塞的往复直线运动。气缸为双 （１）气路系统；（２）水路系统；（３）循环润滑油系统；（４） 作用，即盖侧和轴侧都有相应的＿Ｔ作腔。以盖侧为 仪控保护系统；（５）气量调节系统；（６）隔室充氮保护 例，当活塞由盖侧始点位置向轴侧开始运动时，盖侧 系统。容积变大汽缸内的残留气体膨胀，压力下降，与气体 从元件角度来分，往复式压缩机结构南以下组 腔（汽缸的气道）内压力产生压力差。当压力差大于 成：（１）机身部件（曲轴箱）；（２）曲轴部件；（３）连杆部 吸气阀弹簧力时，吸气阀自动打开。随着活塞继续向 件；（４）十字头部件；（５）盘车器；（６）气缸部件；（７）巾 轴侧运动，缸内容积进一步扩大，将气体吸人缸内，活 体部件；（８）活塞部件；（９）填料部件；（１０）气阀部件； １）就地仪表柜。 塞到达内止点时吸气完毕。随后活塞又从轴侧位置 （１向盖侧方向返回移动，此时缸内容积开始变小，压力 随之增高，缸内与进气腔的压差消失，吸气阀自动关 闭，随着活塞的继续移动，缸内容积不断变小，已吸入 ３天然气压缩机效率评价方法 评价天然气压缩机的机组效率是依据ｓＹ厂ｌ、 （（输气管道系统能耗测试和计算方法》。根 的气体受到压缩，压力逐步升高。当缸内压力高于排 ６６３７—２００５压力、温度和组分，以 气腔内压力，压力差大于排气阀弹簧力时，排气阀打 据标准需要测量天然气的流量、开。此时缸内已被压缩的气体开始排出，当活塞返同 及压缩机机组的耗电量，这样才能计算出压缩机机组 到外止点（盖侧始点位置）时，排气完毕，至此完成了 系统效率。 一个Ｔ作循环。轴侧＿丁作腔的Ｔ作原理与此相同，但 ３．１ 燃气轮机离心压缩机机组系统效率计算 （１）计算参数基准：基准温度：２Ｏ ；基准压力： 有１８０。的相位差（即当气缸轴侧吸气时盖侧排气；轴 侧排气时盖侧吸气）。由于活塞不断地做往复运动， １０１．３ｋＰａ；燃料发热值：燃料收到基低位发热值。测 使气缸内交替发生气体的膨胀吸入和压缩排出过程， 试的各项参数以箅术平均值进行计算。 （２）天然气的低位发热值，密度，相应密度根据 ＧＢｆｒ １ １０６２计算。 （３）压缩因子根据ＧＢ／Ｔ １７７４７计算。 （４）天然气的定压比热容计算。 （５）基准压力下的定压比热容计算见式①： 式中： 一天然气绝热指数； 一天然气的定容 比热容，ｋＪ／（ｋｇ・ｏＣ）。 （１２）天然气气体常数计算见式⑦： Ｒ’＝Ｒ／ＬＬ ⑦ ｃＯ ：１．６８７（１＋ｏ．００１ｔ：）／４ｓＧ 式中： 密度。 式中：Ｒ’一天然气气体常数，ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）；Ｒ一通用 气体常数，ｋＪ／（ｋｍｏｌ・Ｋ），Ｒ＝８．３１４； 一天然气的摩尔 天然气在基准压力下的定压比热容， 熵，ｋＪ／（ｋｍｏｌ・Ｋ）。 ｋＪ／（ｋｇ・ｃｃ）；￡广天然气出站温度，℃； 『－＿天然气相对 （６）天然气视临界压力计算见式②： ＝（１３）离心压缩机第ｉ级效率计算见式⑧： Ｉｒ ， 、 ＿ｌ］ Ｉ× ％ ⑧ ② Ｌ Ｊ ∑Ｘｉ・Ｐ 式中： ～离心压缩机第ｊ级效率； ，ｌ厂第ｊ级压 缩机天然气进１３温度，Ｋ； 广第ｉ级压缩机天然气出 口温度，Ｋ； 厂－－第ｉ级压缩机天然气进１３压力，ＭＰａ； 『厂第ｊ级压缩机天然气进口压力，ＭＰａ； 一第ｊ级的 天然气绝热指数。 式中： 一ｉ组分在天然气中的体积分数，％；ｐｔ。一 天然气ｌ临界压力，ＭＰａ； ＭＰａ。 天然气各组分Ｉ晦界压力， （７）视对比压力计算见式③： （１４）离心压缩机第ｉ级绝热能量头计算见式⑨： ｐ『 ／ｐ ． ③ ｊ： Ｚｊ‘Ｒ・Ｔｉ ｊ’ｋ ｊ ｋ ｊ—Ｉ 一・式中：Ｊｐ，’一天然气视对比压力； ＿天然气ｍ站 压力，ＭＰａ。 式中： ～第ｊ级压缩机绝热能量头，（ｋＪ・ｍ）／ｋｇ； 第ｊ级压缩机的天然气压缩因子。 ］ ⑨ ⑩ （８）天然气视临界温度计算见式④： （１５）离心压缩机第ｊ级轴功率计算见式⑩： ＝∑Ｘ ・ ④Ｈｐｊ＝ＰｏＳ６Ｈ由Ｑｖｊ／（１０２×３６００１／巧） 式中： ’一天然气视临界温度，Ｋ； 一天然气各 组分临界温度，Ｋ。 式中： 厂第ｊ级压缩机的轴功率，ｋＷ；Ｑ，厂第ｊ 级压缩机天然气流量，ｍ （标）／ｈ； （９）视对比温度计算见式⑤： Ｔ ＝ｒｏｕ ／Ｔ （１６）压缩机的轴功率计算见式⑩： ⑤ Ｐ＝∑ 巧 ⑩ 式中： 天然气出站温度，Ｋ。 式中： ＿压缩机的轴功率。 （１７）离心压缩机效率计算见式 （１０）天然气的定压比热容值根据计算的基准压 力下的定压比热容、视对比压力和视对比温度值。 （１１）天然气绝热指数计算见式⑥： ｋ：＝Ｃ Ｊｐ／ｃ ⑥ ⑩ （１８）燃气轮机效率计算见式⑩： ２０１０￣６期７２月出版 锄 钨 ３６００ｙ，Ｈｐｊ枷。％ 式中： 燃气轮机的燃料消耗量，ｍ ／ｈ。 ⑩ １７ｄ＝Ｈ／Ｐｄｄ￣１０ ０％ 叼厂电动机电动机的输入功 （４）离心压缩机第ｊ级效率计算同３．１，（３）。 （５）离心压缩机效率计算同３．１，（７）。 （１９）燃气轮机离心压缩机机组效率计算见式⑩： （６）电动机离心压缩机机组效率，７ｄ计算见式⑩： ７７ Ｉ ，７ ‘７７ ７＇ ⑩ ，７ｄＩ ，７ｄ’，７７＿ （２０）燃气轮机离心压缩机机组系统效率卵 计算 ⑥ 见式⑩： 叩州 。 ＋３６ （７）电动机离心压缩机机组系统效率ｑｘｄｌ计算见 式⑩： ，７ 式中： 一辅机的耗电量，ｋＷ・ｈ。 ３．２燃气发动机往复式压缩机机组系统效率 ＋∑ ，） ⑩ ４评价方法的分析 根据上面的方法，以ＳＹ／Ｔ ６６３７—２００５标准后面的 计算方法同３．１。 ３＿３ 电动机离心压缩机机组系统效率 （１）电动机负载率计算按照ＧＢ／Ｔ ８９１６进行。 例题参数为例，改变成分的比例，对该压缩机效率进行 计算分析。例题的测试参数为：大气压力：９４．６ ｋＰａ；天 然气流量：２０２ｌ６．５ｍ （标）／ｈ；天然气进口温度： １９．０ ；天然气出口温度：９７．１ ｏＣ；天然气进口压力： 一 （２）电动机离心压缩机轴功率计算见式嗵 ： ＝Ｐ ・ １．２０４７ ＭＰａ；天然气出口压力：２．９８５５ ＭＰａ；天然气组 分：甲烷８２．８５％，乙烷１０．５７％，丙烷２．９４％，异丁烷 式中： 一电动机离心压缩机轴功率，ｋＷ； 尸牝一电动机负载率，％； 一Ｏ．２８％，正丁烷０．１２％，氢气３．２４％。根据这些参数，计 算出效率为８４．５４％，在改变天然气的组分计算ｍ其对 应的参数见表ｌ。 电动机额定功率，ｋＷ。 （３）电动机的效率计算见式⑩： 表ｌ 改变天然气组分对应的参数 （下转４１页） 一２０１０￣－； ．６ １２ ；峨 ４水轮机工艺指标 循环水给水温度：≤３０ ； 循环水给水压力：０．４５～０．６５ ＭＰａ； 水轮机入口压力：０．０５～０．１５ ＭＰａ。 第二套循环水装置２台风机： １３２ ｋＷｘ４０００ ｈ ｘ２＝ｌ０５．６×ｌ０ ｋＷ・ｈ 全年节电： ６４ｘ１０ ｋＷｈ＋１０５．６ｘ１０ ｋＷｈ＝１６９．６ｘｌ０４ ｋＷ・ｈ ６．２节约检修费用 ５项目实施进度 ２００９年４月份，可研报告批复； 传统的电动风机每年要对电动机、传动轴、减速 箱进行巾修和大修，而水轮机只需定期检查和添加润 滑油即可，相比之下减少了检修费用。 ２００９年５月份，初步设计完成； ２００９年９月份，施工图设计，设备采购； ２００１０年４月份，施工完成； ２０１０年５月份，调试完成。 ７存在问题及结论 水轮机转速没有电动风机高。传统的电动风机 额定转速１４９ ｒ／ｍｉｎ，目前全厂水轮机转速只能达到 ｌ３８ ｒ／ｍｉｎ。 ６改造后运行效果 ６．１节能 由于水轮机旁路设置了蝶阀，阀门关闭不严，存 有漏量，因此有一部分水没有通过水轮机做功直接进 入了布水管。 陔项目改造后，运行平稳，可为具有同类装置的 相比传统的电动风机水轮机能达到１００％的技能 效果。 每年冷却塔风机按照运转４０００ ｈ计算，则风机节 电量为： 单位提供借鉴。 （收稿日期：２０ｌ０一１０—２０编辑杜丽华） 第一套循环水装置１台风机： １６０ ｋＷｘ４０００ ｈ＝６４ｘ１０ ｋＷ・ｈ （上接３６页）通过上面的数据表明，当甲烷的 表范同，从而就无法正确进行评价分析。含量越来越低，压缩机的效率越来越大，到最后出 现了异常的数值。当天然气含有３０％的氢气时， 视对比温度为２．５８２；含有３０％的乙烷时，压缩机 ５结论 通过分析，ＳＹ／Ｔ６６３７—２００５《输气管道系统能 的效率基本达到ｌ００％。这些数据都已经不符合 耗测试和计算方法》不能评价压缩介质为氢气、甲 要求。表明ＳＹ／Ｔ ６６３７—２００５标准不能评价此时的 烷含量低的天然气等压缩机．只可能适合含量甲 压缩机的效率，因此，ＳＹ／Ｔ ６６３７—２００５标准来评价 烷高的天然气，至于对高含量的天然气压缩机效 天然气压缩机的效率至少有条件要求，即甲烷含 率的评价是否准确，以及适合的范闻确定需要进 量范同，由于条件的，甲烷的具体范同不能确 定，需要以后的进一步探讨。 一步研究和讨论。今后将结合各种气的焓值表进 步对ＳＹ／Ｔ６６３７—２ｏｏ５＜＜输气管道系统能耗测试和 目前，除了空气压缩机有相应的标准以后，其 计算方法》适应的准确 ＩＬ＇－判断和适应范围进行研 一他压缩机（如：氢气压缩机、制冷压缩机、乙烷压缩 究和讨论，以找 合适的方法，准确的计算出油田 机等）效率评价都是参照ＳＹ／Ｔ６６３７—２００５标准，同 内部的各种压缩机的效率，满足油田节能工作的 时也包含天然气的甲烷含量低的压缩机。这些情 需要。 况使用ｓＹ厂ｒ ６６３７—２００５标准来对压缩￣ＪＬｆｌ９效率进 行计算时，基本上都会出现异常数据或者超｝Ｈ图 （收稿日期：２０ｌ０—１０—０５编辑马长仁） ２０７Ｄ年茅６期７２月出版■
