,以壓縮機(jī)的連桿為例,不僅要考慮到它的負(fù)載特征
,還要對(duì)其運(yùn)行的溫度作嚴(yán)格的限制
。因此,在確定氣體組成
、進(jìn)氣壓力
、排氣壓力等重要參數(shù)后,還必須使用專用設(shè)計(jì)軟件對(duì)壓縮機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算
,在合理的溫度條件
、合理的連桿負(fù)載下核實(shí)其負(fù)載能力
。在這方面我國(guó)壓縮機(jī)制造水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比,特別是與國(guó)外大型壓縮機(jī)公司相比
,還有很多可學(xué)之處
。
國(guó)內(nèi)使用的天然氣壓縮機(jī)在氣缸布局上是以W型、V型
、D型
、L型為主,排氣量為300~1500m3/h
,也有排氣量在1500m3/h以上的機(jī)型
,冷卻方式為水冷或混冷(壓縮天然氣采用風(fēng)冷,氣缸與潤(rùn)滑油采用閉式循環(huán)水冷)
。國(guó)外天然氣設(shè)備成橇商陸續(xù)進(jìn)入中國(guó)
,也給國(guó)內(nèi)帶來了先進(jìn)的壓縮機(jī)技術(shù),壓縮機(jī)大排氣量
、小體積
、少油潤(rùn)滑、全自動(dòng)運(yùn)行
、風(fēng)冷技術(shù)等都反映了當(dāng)今的國(guó)際先進(jìn)水平
。隨后國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)也不斷地學(xué)習(xí)和開發(fā)研究,部分產(chǎn)品已經(jīng)開始推廣使用
,但其技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平仍然有一定的差距
。
2 壓縮機(jī)選擇的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)
2.1 制造標(biāo)準(zhǔn)
在各國(guó)的制造標(biāo)準(zhǔn)中,設(shè)立最早并且最為完善的是美國(guó)石油協(xié)會(huì)API 618《石油
、化工和氣體工業(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)
,其標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為API 618—2008。相對(duì)于其他制造標(biāo)準(zhǔn)
,該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)制造商的設(shè)備性能提出了很多的約束條件
,以保證用戶使用設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。
2.2 適用性
設(shè)計(jì)應(yīng)與應(yīng)用條件一致
,系統(tǒng)才能高效率運(yùn)行
。
① 設(shè)計(jì)的吸氣壓力、排氣壓力
、氣體流量應(yīng)滿足需要
,確保加氣量和加氣速度滿足用戶需要。
② 系統(tǒng)各部分的性能應(yīng)匹配
,特別是壓縮機(jī)
、電機(jī)、冷卻系統(tǒng)
、控制系統(tǒng)
、過濾回收系統(tǒng)之間的性能應(yīng)匹配。
③ 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足實(shí)際運(yùn)行環(huán)境
,特別是冷卻系統(tǒng)
。目前壓縮機(jī)風(fēng)冷技術(shù)是國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)。
2.3 可靠性
系統(tǒng)和各元件的質(zhì)量可靠
,減少維護(hù)費(fèi)用和停機(jī)檢修時(shí)間
。這一點(diǎn)往往容易被用戶忽略。質(zhì)量一流的部件是創(chuàng)造系統(tǒng)高可靠性的重要保證
,這包括:
① 壓縮機(jī)
,其中包括缸體、連桿
、活塞和氣閥等
。
② 用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和冷卻風(fēng)扇的電機(jī)。
③ 儀器
、儀表
、手動(dòng)或自動(dòng)閥門、調(diào)壓閥
、安全閥
、各種壓力和溫度傳感器及開關(guān)等。
④ 穩(wěn)定高效的控制系統(tǒng)
。
⑤ 易損件
,其壽命應(yīng)保證長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,少油潤(rùn)滑壓縮機(jī)應(yīng)保證8000h
。
2.4 安全性
系統(tǒng)的安全性由壓縮機(jī)每個(gè)元件所設(shè)立的安全措施來進(jìn)行保障
。它包括:
① 系統(tǒng)的泄壓閥。
② 系統(tǒng)入口的自動(dòng)切斷閥
。
③ 系統(tǒng)壓力容器和主要管道要設(shè)立安全閥
。
④ 壓縮機(jī)的各級(jí)之間和出口應(yīng)有溫度和壓力傳感器。
⑤ 壓縮機(jī)應(yīng)裝有振動(dòng)保護(hù)開關(guān)
。
⑥ 電機(jī)應(yīng)裝有過流過載保護(hù)裝置
。
⑦ 系統(tǒng)中的電氣設(shè)備必須滿足防爆要求。
2.5 經(jīng)濟(jì)性
系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性可以通過以下的指標(biāo)進(jìn)行衡量:
① 系統(tǒng)的能耗指標(biāo)
,特別是壓縮機(jī)組主電機(jī)的能耗
,這是加氣站的主要運(yùn)行成本。我們?cè)趬嚎s機(jī)選型時(shí)
,通常的做法是在同樣的入口壓力條件下
,對(duì)不同型號(hào)壓縮機(jī)的單位能耗進(jìn)行對(duì)比,在這個(gè)過程中通常進(jìn)口設(shè)備有較大的優(yōu)勢(shì)
。
② 冷卻方式也對(duì)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性有較大的影響?div id="jfovm50" class="index-wrap">,F(xiàn)在公認(rèn)風(fēng)冷是CNG壓縮機(jī)發(fā)展的方向
。一般風(fēng)冷卻器的制造費(fèi)用是水冷卻器制造費(fèi)用的1.5倍。而在壽命期內(nèi)
,水冷卻器的維護(hù)費(fèi)用是風(fēng)冷卻器的幾倍甚至更多
,還要建水處理裝置等,而且對(duì)銹蝕和水垢的處理仍然無法徹底解決
。
③ 易損件的使用壽命決定了壓縮機(jī)無故障運(yùn)行的時(shí)間
。如果易損件壽命短,將會(huì)增加設(shè)備的停機(jī)維護(hù)時(shí)間
、人員的工作量
、零件的采購費(fèi)用,從而增加運(yùn)行成本
。
3 CNG壓縮機(jī)選型的技術(shù)要點(diǎn)
3.1 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)型式
天然氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)型式多為w型
、L型,曲軸為常曲拐設(shè)計(jì)
,導(dǎo)致往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件——活塞
、活塞環(huán)、活塞桿
、填料
、十字頭均易產(chǎn)生偏磨,造成壓縮氣體泄漏
、氣體含油量增加
。由于其體積流量和功率等級(jí)很難達(dá)到大型要求,角度式天然氣壓縮機(jī)以中小型為主
,在實(shí)際運(yùn)用中排氣量多在3000m3/h以下
。
隨著越來越多的國(guó)內(nèi)用戶引進(jìn)國(guó)外的天然氣壓縮機(jī),我們選用了更為先進(jìn)的水平對(duì)稱式壓縮機(jī)
。該機(jī)型氣缸為水平對(duì)稱平衡式結(jié)構(gòu)
,曲軸互成180°,使得慣性力
、慣性力矩均平衡
,而且切向力十分均勻,因此
,振動(dòng)非常小
,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),運(yùn)行噪聲低
。相對(duì)于角度式天然氣壓縮機(jī)
,對(duì)稱平衡式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速更高,活塞環(huán)、填料的工作條件較好
,現(xiàn)在是國(guó)內(nèi)大排氣量天然氣加氣母站和標(biāo)準(zhǔn)站用天然氣壓縮機(jī)的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)型式
。
3.2 潤(rùn)滑方式
選擇有油潤(rùn)滑還是無油潤(rùn)滑壓縮機(jī),一直困擾著許多的用戶
。從目前國(guó)內(nèi)對(duì)國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口壓縮機(jī)的使用情況來看
,少油潤(rùn)滑壓縮機(jī)是天然氣壓縮機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。這是因?yàn)樯儆蜐?rùn)滑壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中潤(rùn)滑油參與氣缸和填料函的動(dòng)作
,保證了壓縮機(jī)在高轉(zhuǎn)速(1500r/min)下易損件的壽命,且潤(rùn)滑油也參與了氣缸的密封
、清潔和降溫
。如進(jìn)口少油潤(rùn)滑壓縮機(jī)的易損件壽命都達(dá)到8000h以上,甚至能達(dá)到16000h
。
大部分的無油潤(rùn)滑壓縮機(jī)由于需要考慮氣缸的磨損以及摩擦熱的問題
,只能保證壓縮機(jī)在低轉(zhuǎn)速(1000r/min)下運(yùn)行,即使這樣還是不能保證易損件的壽命
。通常無油潤(rùn)滑壓縮機(jī)的易損件壽命為4000h
,有些國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)的易損件壽命只能達(dá)到2000h甚至更低,而且在填料函和活塞環(huán)過早損壞后
,曲軸箱潤(rùn)滑油也進(jìn)入氣缸
,導(dǎo)致氣體含油量增大。
3.3 氣流脈動(dòng)和振動(dòng)
這是很多用戶在選擇壓縮機(jī)時(shí)容易忽視的問題之一
。氣流脈動(dòng)也是往復(fù)式壓縮機(jī)都必須解決的一個(gè)問題
,過大的氣流脈動(dòng)會(huì)引起壓縮機(jī)的振動(dòng),對(duì)整個(gè)橇體內(nèi)的元件造成損傷
。API 618《石油
、化工和氣體工業(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)》第3.9條對(duì)氣流脈動(dòng)和振動(dòng)的消除作了明確的規(guī)定,用戶在采購壓縮機(jī)時(shí)可以要求制造商提供脈動(dòng)分析報(bào)告
,并且要明確氣流脈動(dòng)裝置的設(shè)置
。
3.4 冷卻方式
筆者通過對(duì)國(guó)內(nèi)外多款壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況的分析認(rèn)為,要消除水冷壓縮機(jī)的固有弊病
,較好的辦法是選擇全風(fēng)冷壓縮機(jī)
。有的企業(yè)認(rèn)為,水冷或混冷的壓縮機(jī)冷卻效果要優(yōu)于風(fēng)冷
。這種看法是不全面的
。CNG壓縮機(jī)在國(guó)外已經(jīng)有逾70年的歷史,從最初的水冷
、風(fēng)冷兩種冷卻方式并存
,演化到現(xiàn)今以風(fēng)冷為主流。這說明:①國(guó)外成熟壓縮機(jī)技術(shù)更傾向采用風(fēng)冷,由于很好地控制了壓縮機(jī)各級(jí)的壓縮比
,并不存在排氣溫度過高的問題
。②國(guó)內(nèi)由于CNG壓縮機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)相對(duì)滯后,在宣傳中夸大水冷機(jī)組的表面好處
,卻回避了水冷機(jī)組的許多不足:結(jié)垢
、腐蝕增加運(yùn)行成本等。
實(shí)踐證明
,很多進(jìn)口全風(fēng)冷壓縮機(jī)的壓縮工藝流程設(shè)計(jì)的合理性保證了每級(jí)氣缸的排氣溫度不超過160℃
,在實(shí)際運(yùn)行中有的氣缸排氣溫度不到100℃,在分級(jí)冷卻后出口溫度高于環(huán)境溫度的值小于15℃
,冷卻效果非常明顯
。
4 結(jié)語
作為天然氣加氣站的核心設(shè)備,用戶在天然氣壓縮機(jī)的選型和購買過程中
,不要只注重壓縮機(jī)排氣量是否滿足生產(chǎn)需求
、價(jià)格是否足夠低廉,還應(yīng)該從制造標(biāo)準(zhǔn)
、結(jié)構(gòu)形式
、維護(hù)費(fèi)用等各方面綜合考慮設(shè)備性能,確保加氣站投產(chǎn)后的正常運(yùn)營(yíng)和預(yù)期收益
。
?關(guān)鍵在于壓縮機(jī)——怎么選天然氣加氣站壓縮機(jī)"> 加氣站咋不來氣?關(guān)鍵在于壓縮機(jī)——怎么選天然氣加氣站壓縮機(jī)
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