往复式天然气压缩机节能降耗技术分析

学术论文 2017-08-10 09:32:41
    1 概述
    目前,最为环保的能源处理方式就是对天然气进行压缩处理,此技术的使用可以比较有效的提高经济效益。我国天然气压缩机使用的时间起步比较晚,主要引用的是国外的产品,设备运行过程中系统运行消耗的能量太大、工作效率低等。保证设备的正常运行就是要确保发动机和压缩机的正常使用,而影响两者的重点就是耗能问题,只有解决这方面的问题,才能对节能工作提供实际的保障。
    2 往复式天然压缩机使用过程中的理论循环
    实际中,理论参考假设有以下几点:第一个就是气缸存在的容积;第二个就是进气和排气系统受到的阻力;第三个就是压缩气体所需要的容积确保无误;第四个是气体压缩过程中的指数是否正常。在整个压缩机循环的过程中涵盖了温度的循环、变化的信息以及热量的循环。
    3 往复式天然气压缩机影响性能的因素
    3.1 压缩机输气指数
    压缩机的输气指数通常是压缩机正常运行的输出气量以及理论输出气量的占比,输气指数对实际输出的气量有影响。根据设备设计报告可以看出,只有降低输气指数才能降低压缩机的耗能。
    3.1.1 容积。实际使用过程中,影响余隙的主要是活塞的活动,当活塞在止点上的时候,活塞的顶面会和气缸产生一定的容积量。在这个过程中,如果压缩的距离越来越小,那么就会产生噪音等其他不良反应。
    3.1.2 压力值。压力指数直接的反映出气体呼入时的压力,当吸气的压力值下降的过大,对吸气阀门的压力就会增大,从而导致阀门关闭,因此,在实际工作中,只有适当的降低吸气压力才能确保压力值的适中。
    3.1.3 温度。温度是衡量气体压缩过程中吸气量对呼气量影响的参数。当吸气的时候,气缸内壁会因为吸气温度上升,如果这时候的温度大于吸气管温度,那么就会导致吸入气体的容积下降,从而影响整个气缸的压力。此问题最好的解决办法就是提高气缸的质量。
    3.1.4 泄露指数。泄露由于很多的零配件都存在因为密封不严格造成的,其后果造成排气的总量少于气缸内部的总量。只有有效的降低活塞和气缸之间的缝隙、优化产品的设计、提高吸气和排气的密封质量、提高制造技術等,才能有效的确保泄露指数在可工作的范围内。
    3.2 压缩机气体的物理特性
    天然气中有很多的混合物质,其中大多数都是可凝结的气体,因此,在压缩的时候,某些气体会产生凝析以至于混合物质含量下降,最终干扰压缩机的工作。
    3.2.1 含水量。当往复式天然气压缩机工作后,如果此时处于相同的温度之下,那么每压缩一个n×0.1MPa,体积就会减小1+n倍,相对的单位体积之内的含水量也会相应增加。温度一样,单位体积的含水量越高,压缩的水越多,那么对于设备的腐蚀越高,从而增加了设备正常使用的能耗。
    3.2.2 压缩过程中的压缩因子。由于压缩机工作的时候会导致混合气体的组分发生变化,导致压缩的因子也在产生变化,此变化直接影响容积指数,导致容积或者气缸的尺寸偏离原先的需求。
    3.2.3 气体浓度。压缩的过程中气体的浓度决定了压缩过程中存在的阻力,浓度越大阻力越大,反之,浓度越小阻力越小。
    4 活塞式的复式天然压缩机节能方案
    4.1 PLC的应用
    PLC的全称是可编程序控制器,多用在往复式天然气压缩机控制体系中,此控制器可以帮助压缩机有效的采集工作中的数值,比方说转速多少、压力高低、温度高低以及流量的大小等,此外,还会将获得的数据进行自动的规划整理。
    4.2 三环可变动的气阀
    干扰气阀正常工作的主要原因有:阀片的上升程度、弹簧的力度、其他运动零配件的质量。阀片上升所用的时间越短,那么压缩遇到的阻力也会越小,好处就是减少了气阀开关对最终排气量的影响,还可以增加气阀使用的寿命。
    4.3 定期维修气缸以及活塞
    活塞处于止点的时候就会与气缸内部产生一个间隙,或者和排气道形成一个空间,这就是所说的余隙,当余隙的容积越大,就会导致排气量的减少。
    4.4 各零件之间的间隙
    压缩机正常工作的时候会让内部的运动零配件活动从而产生间隙,间隙越小,或者零配件的表面越粗糙,那么最后都会导致设备的负荷工作增大,最终影响着整个设备的输出功率;相反,如果此时的间隙比较大,那么其工作的泄露量也会增加,那么对功率的损失也会提高。
    4.5 定期维护容易泄露的部件
    压缩机工作中主要涉及到的泄露部件有排气阀、活塞以及需要填充物料的部件,在实际的操作中要确保这些部件是否会产生泄露的现象。如果排气阀泄露将会影响排气量,或者内泄,会造成功率增大,从而影响整个排气容积的压力以及温度。
    4.6 减弱进排气系统的阻碍物
    压缩机在工作的时候会用到分离器,分离器随着使用的时间而降低使用寿命,如果不做好维护的工作将会增加两端之间的压力。
    5 降低发动机能耗的主要方法
    5.1 调整空燃和多余空气指数
    当压缩机在运行的时候,发动机会根据实际运行的情况,比如说负载、燃料值、转速快慢去自动的调整需要的数值。如果发动机进行敲缸,那么可以说明此时燃料内部的压力太大,即混合气体的浓度太大导致空气指数偏小。
    5.2 调整混合气体的占有量
    混合气体在各个气缸中的占有量是不一样的,因此阻碍了发动机的使用,每一个气缸都无法用经济的混合气体,因为这样会降低发动机使用的功率,增大燃料的消耗。对于往复式天然气压缩机使用的发动机来说,只有经过有效的调整,才能均和各气缸的气体量。
    5.3 提高燃烧率
    当发动机有运动负荷的时候就会产生残余的气量,残余气量的增加相对来说会减少燃料与氧气的接触。为了加强燃料使用的效率,应提高混合气体的浓度,以此来加强燃烧使用率。
    5.4 做好发动机冷却工作
    发动机的工作温度直接影响着设备消耗的能力,当发动机冷却液处在70度的时候,燃烧节能率有3%,但是当冷却液的温度有80度的时候,燃烧节能率可以达到5%。因此,往复式天热气压缩机在整体运行的时候,最好将发动机冷却的温度控制在这个范围。
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