往复活塞式压缩机节能降耗技术探究

袁永胜

（江西气体压缩机有限公司，赣州 341000）

往复活塞式压缩机节能降耗技术探究

袁永胜

（江西气体压缩机有限公司，赣州 341000）

本文介绍了往复活塞式压缩机功率的计算方式，对往复活塞式压缩机节能降耗中需要重点考虑的气体性质和工作参数进行分析，结合往复活塞式压缩机的功率公式和实际运作状况，提出切实有效的降低能耗、提升工作效率的措施。对提高往复活塞式压缩机运作的经济效益和保护国家环境都有着积极的意义。

往复活塞式 压缩机 节能降耗

引言

往复活塞式压缩机主要应用于小氮肥制造行业，在制作氮肥中20%左右的能耗是往复活塞式压缩机运作造成的，因此降低往复活塞式压缩机的能耗可有效降低小氮肥行业的成本，促进其发展。本文围绕往复活塞式压缩机节能降耗技术为研究中心，在保障压缩机安全、稳定运作的前提下，提出了有效的降耗措施。

1 往复活塞式压缩机功率计算方式分析

往复活塞式压缩机功率的计算公式如式（1），其中Li为往复活塞式压缩机的总功率；PS为往复活塞式压缩机气缸的吸气压力；Pd为往复活塞式压缩机气缸的排气压力；Vh为往复活塞式压缩机的气缸行程的容积；λV为往复活塞式压缩机中的容积系数；ε为往复活塞式压缩机中压力比的具体数值；k表示气体的具体绝热指数。

2 往复活塞式压缩机技能降耗的技术探究

2.1 气体性质的影响

往复活塞式压缩机技能降耗技术的探究中，首先需充分考虑气体性质。在往复活塞式压缩机的具体活塞行程和气缸大小都基本确定后，探究往复活塞式压缩机的气体性质可有效研究出降低往复活塞式压缩机能耗的措施。气体的绝热系数是气体性质的主要表现，在往复活塞式压缩机的使用中，气体的绝缘系数越高，能实现越高的往复活塞式压缩机减耗；同时，气体的组成成分和各成分的比重也会对往复活塞式压缩机的能耗产生很大的影响，如以天然气为例，若天然气的摩尔质量增加，往复活塞式压缩机的能耗也会相应的降低，进而实现节能降耗；最后，往复活塞式压缩机气体本身的压缩系数和导热系数也会在很大程度上对往复活塞式压缩机的能耗造成很大影响[1]。

2.2 工作参数的影响

往复活塞式压缩机工作参数对往复活塞式压缩机的能耗影响可从往复活塞式压缩机的功率公式具体的分析。首先，要充分考虑往复活塞式压缩机进入气体的温度。一般情况往复活塞式压缩机的进入与气体温度不能高于50℃，在这个前提下升高进入气体的温度可有效降低往复活塞式压缩机的能耗；其次，要充分考虑往复活塞式压缩机排气时的温度，正常情况下，往复活塞式压缩机要拥有较高的工作效率，进气温度应该在50℃以下，在这个前提下逐渐提升排气温度，会使往复活塞式压缩机的工作效率也逐渐提升，进而实现往复活塞式压缩机的节能降耗；对于往复活塞式压缩机进气时的压力也要充分的考虑，根据不同机型、不同用途切实考虑最佳的进气排气压力。压缩机设计时压力比的分配是事先设定的，并以此为基础进行后期设计计算。使用时如果进口或出口压力有所变化，则会导致总压缩比变化，其原设计各级压缩比也产生变化。使用时可通过级间余隙的调整或回路调整对压缩比进行调整，但要注意对工艺参数、部件强度和动平衡性能的影响。在对往复活塞式压缩机进行节能降耗的措施研究中需对以上各参数予以充分考虑，综合采取最优化的工作参数，实现往复活塞式压缩机有效的节能降耗[2]。

3 具体的复活塞式压缩机技能降耗措施

3.1 取消注油器，采用无润滑油填料进行密封

对复活塞式压缩机进行填料密封的元件注油器属于往复活塞式压缩机中极易损坏的元件之一。元件注油器密封处理的效果及其使用寿命严重影响着往复活塞式压缩机的运行经济效益和运行安全、稳定。取消现有的往复活塞式压缩机注油器的使用，而使用无润滑油的填料进行密封可有效地提升往复活塞式压缩机的工作效率，达到节能降耗的目的。例如，L3.3型的标准往复活塞式压缩机以12个注油点计算，根据统计采用无润滑油填料密封的往复活塞式压缩机运行一年至少可节约用油1250kg，同时还节约了注油器的采购费用。采用无润滑油填料进行密封具备以下具体的特点：①无润滑油填料密封材料在往复活塞式压缩机的使用中，会使往复活塞式压缩机内的气体不带油，实现级间冷却器无堵塞，进而降低往复活塞式压缩机的阻力损失，实现往复活塞式压缩机的节能降耗；②采用无润滑油填料密封，可使往复活塞式压缩机的二级气体温度不经过降温措施直接进入变化系统，减少往复活塞式压缩机运行的冷却水和热量的使用，进而达到节能降耗的目的；③采用无润滑填料密封，可使往复活塞式压缩机运行的合成、变换媒介不受油污的污染，提高其使用寿命，进而减少这方面的资金投入，实现往复活塞式压缩机运行的消耗降低；④有效减少对往复活塞式压缩机设备及损耗，进而减少往复活塞式压缩机的维修次数，更具相关数据统计，一年大约可以节省10万元左右的维修经费[3]。

3.2 减少回路气量

减少往复活塞式压缩机的回路气量也是实现往复活塞式压缩机节能降耗的有效措施之一。在往复活塞式压缩机的生产运行中常常会因为工艺技术的暂时改变或运行事故，使往复活塞式压缩机发生闭路循环或产量减少，这导致大量往复活塞式压缩机的能耗浪费。以常规的L型往复活塞式压缩机为例，较高的台时产量可达到0.8t，较低时只有0.5t，除机器本身的质量问题外，往复活塞式压缩机的回路控制阀的频繁使用也是一个很大的原因，回路气量过大致使往复活塞式压缩机的产量降低，因此减少、降低往复活塞式压缩机的回路气量时有效实现往复活塞式压缩机节能降耗的措施之一[4]。

3.3 适当提升一级进气压力

往复活塞式压缩机的排气量影响着往复活塞式压缩机的工作效率，而其一级进气压力又影响着往复活塞式压缩机的排气量，经过诸多的往复活塞式压缩机实践证明，适当地提高一级进气压力可有效提升往复活塞式压缩机的工作效率。在往复活塞式压缩机中压缩气体的功耗会随着一级进气压力的增加而降低，然而如果一级进气压力过高，会导致活塞力大大增加，轴功率也大大增加会导致电机的储备容量降低，如果在此状态下往复活塞式压缩机长期运作，可能导致电机的烧损。另一方面如果往复活塞式压缩机的一级进气压力过高，超过了往复活塞式压缩机内活塞的密封能力，会导致往复活塞式压缩机发生较大的内漏，进而减少往复活塞式压缩机的排气量。因此在提高往复活塞式压缩机一级进气压力时需要综合考虑，合理适当提升一级进气压力，保障往复活塞式压缩机的良好运作状况，又减少往复活塞式压缩机的能耗[5]。

3.4 减少压缩机各级之间的压力降

往复活塞式压缩机的各级之间存在着一定的降压现象，降压现象会增加往复活塞式压缩机的能耗，因此减少往复活塞式压缩机各级之间的压力降可有效提升往复活塞式压缩机的工作效率，实现往复活塞式压缩机的节能降耗。在往复活塞式压缩机中，由于油分离器、各类控制阀、和工艺配管间会形成的系统封闭，造成往复活塞式压缩机的降压现象，因此需要从这些设备间入手，采取有效的措施，控制降压现象，提高往复活塞式压缩机的工作效率[6]。

3.5 对往复活塞式压缩机的最终压力进行严格的控制

根据往复活塞式压缩机的功率公式可知，最终压力的增加直接导致耗电量的增加。详细计算表明，如果最终压力提升1kg/cm2，往复活塞式压缩机的能耗会增加0.6%。如在目前国内氮肥生产行业普遍使用的往复活塞式压缩机的最后总压力多采用150、200、320、600kg/cm2，另如在国内合成橡胶生产行业中使用的往复活塞式压缩机的最后总压力多采用16、20kg/cm2。具体在实际生产可通过降低系统和管路的阻力实现往复活塞式压缩机最终压力的降低，控制在合理的范围内，在保障往复活塞式压缩机正常运行的基础上，实现往复活塞式压缩机的能耗降低[7]。

4 结语

往复活塞式压缩机成功的节能降耗可有效帮助小氮肥行业降低成本，提高经济效益，同时对国家的环境改善也有较大作用。在探究往复活塞式压缩机节能降耗的有效措施时需要结合往复活塞式压缩机功率的计算公式进行，同时注重气体性质和工作参数对往复活塞式压缩机运作的影响。经分析，取消注油器、采用无润滑油填料进行密封、减少回路气量、适当提升一级进气压力、对压缩机各级之间的压力降进行减少和对往复活塞式压缩机的最终压力进行严格的控制等措施，可有效降低往复活塞式压缩机的能耗，值得在实际应用中推广。

[1]邹正文,刘建平,周耀密，等.4M12活塞式氧压机吸气温度和级间冷却对排气量和功耗影响的试验研究[A]//第九届全国高等学校过程装备与控制工程专业教学改革与学科建设成果校际交流会论文集[C].2004.

[2]吴建华，雷源，王刚，等.往复式冰箱压缩机曲轴动态特性与轴承润滑计算分析[J].西安交通大学学报，2015，49（2）：55-61.

[3]王良泽.制冷用直线压缩机的动力分析与气阀研究[D].合肥：合肥工业大学，2013.

[4]周文杰.直线臂板弹簧支撑的动圈式线性压缩机理论与实验研究[D].杭州：浙江大学，2011.

[5]钟美鹏.基于瞬态分析的高压直联压缩机设计与关键技术研究[D].杭州：浙江大学，2010.

[6]董飚.往复压缩机Hydro-COM无级气量调节控制运行分析[J].石油化工设备技术，2014，35（6）：15-18.

Research on Energy Saving Technology of Reciprocating Piston Compressor

YUAN Yongsheng
(Jiangxi Gas Compressor Co., Ltd, Ganzhou 341000)

This paper introduces the way to calculate the reciprocating piston compressor power, analyses the gas properties and working parameters of reciprocating compressor energy saving in the key consideration. According to the power formula of reciprocating piston compressor and the actual operation condition, put forward practical and effective to reduce energy consumption, improve work efficiency measures. It has a positive significance to improve the economic benefit of the operation of reciprocating piston compressor and protect the environment.

reciprocating piston, compressor, energy saving and consumption reduction