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天然气压缩机节能降耗技术分析

 论文栏目:节能降耗论文     更新时间:2018/4/8 15:29:01   

摘要:往复式压缩机具有压力范围广、压缩效率高等优点,是天然气生产中不可或缺的设备,为了提高往复式天然气压缩机的工作效率,从天然气的性质(气体比重、压缩系数、导热系数)和压缩机工作参数(进气压力、排气压力)方面分析了影响压缩机能耗的因素,对压缩机日常生产管理具有一定指导意义。

关键词:往复式压缩机;能耗;影响因素

随着我国石油工业的发展,往复式天然气压缩机在石油天然气生产输送领域应用越来越普遍,由于其增压范围广、效率高[1],在天然气处理方面不可或缺,是天然气生产中最主要的能耗设备,加强对天然气压缩机能耗影响因素研究,提高其工作效率,具有重要的现实意义。

1往复式天然气压缩机工作原理

1.1往复式天然气压缩机基本结构

往复式天然气压缩机主要由主机和辅机组成,主机主要部件有机身、中体、驱动机、气缸、活塞、传动部件、气阀、密封件等,辅机主要有气路系统、冷却系统和润滑系统[2]。根据工作要求不同,往复式压缩机由不同的列组成,每一列都由相同的传动部件、活塞、中体及中间连接筒组成,同时使用密封填料填满中间连接筒和气缸的一侧,另一侧连接刮油环,连杆较大的一侧连接曲柄销,与曲轴一起做圆周运动,连杆较小部分连接十字头做往复运动。

1.2往复式天然气压缩机工作原理

往复式天然气压缩机工作时,曲轴旋转,通过连杆连接活塞,带动活塞进行往复运动,由活塞与气缸内部封闭的空间会发生周期性变化,曲轴每旋转一周,带动活塞进行一次往返运动,气缸与活塞组成的空间内会依次发生进气、压缩和排气的过程,这个过程组成一个工作周期,这就是往复式天然气压缩机的工作流程。

2往复式压缩机功率计算

由往复式天然气压缩机工作原理可知,其做功主要消耗在气体压缩过程中,为了表征往复式天然气压缩机能耗情况,对压缩机气缸在工作循环中压缩气体消耗的总功用Li表示,即指示功量,单位时间内消耗的功用Ni表示,即指示功率,求取公式如下:式中:Ps为气缸吸气压力,(kgf/cm2);Pd为气缸排气压力,(kgf/cm2);Vh为气缸体积,(m3);λv为气缸的容积系数;K为天然气绝热指数;ε是压缩机气缸排气压力与吸气压力的比值;n为压缩机的转速,(转/分钟);σ为气缸内压力损失百分比,(%)。由以上指示功率Ni计算公式可知,当工作条件稳定时,即压缩机转速恒定、气缸尺寸不变的情况下,决定压缩机工作效率的主要因素有压力比、天然气性质及气缸密封性。

3压缩机功率影响因素分析

对于应用于生产现场的天然气压缩机,通常其气缸工作容积和曲轴的转速是固定的,因此,通过研究天然气性质和压缩机工作参数变化来分析其工作效率。

3.1气体性质对天然气压缩机功率的影响

为了研究气体性质对天然气压缩机工作效率的影响,选取了两种不同组分的天然气,在相同的条件下,分别测定其性能参数,研究表明:(1)天然气比重对压缩机工作效率的影响。随着天然气组分比重增大,气体压缩系数相应变。,由于气体比重大,气体经过管道和阀门时压降更大,使得压缩机产生的压力比升高,压缩机功率变。牌考跎。反之,当天然气比重减。顾趸闹甘竟β时浯,日排气量相应增加,压缩机工作效率更高。(2)天然气导热系数对压缩机工作效率影响。气体的导热系数大,受热温度易升高,因此,气体的导热系数影响压缩机工作过程中热交换,压缩机在吸气、压缩、排气过程中,由于压力巨大,会使得天然气温度上升,导热系数大的气体,温度上升更快,气体体积膨胀,使得能耗增加,排气量降低。(3)天然气压缩系数对压缩机工作效率的影响。天然气组成的烃类气体不同,其压缩系数会存在差异,天然气组分越轻,其压缩系数越大,在压缩阶段其体积变化越大,相同的气缸工作容积和进气压力条件下,排气量较大,消耗的功率也大。

3.2工作参数对天然气压缩机功率的影响

(1)排气压力对天然气压缩机工作效率的影响。由前面计算天然气压缩机工作指示功量和指示功率的公式可知,随着压缩机出口压力增加,指示功量和指示功率均变大。研究表明,随着出口压力变大,指示功量变大,但排气量出现下降。(2)进气压力对天然气压缩机工作效率的影响。前人研究表明,压缩机出口压力保持恒定时,进气压力对压缩机工作效率的影响,在单级压缩机和多级压缩情况下表现不同,对单级压缩机来说,随着进口压力升高,压缩机的功率先逐渐增大,后缓慢降低;压缩机采用多级压缩时,随着入口压力的升高,压缩机的功率变大,相应的排气量均增加。

4结语

天然气压缩机是石油天然气生产中广泛应用的设备,做好节能降耗工作具有重要意义,对于天然气气体性质(气体比重、压缩系数、导热系数)和工作参数(进气压力、排气压力)对压缩机工作效率的影响,需要针对性加强管理,最大限度的降低能耗,节约生产成本,为油田可持续发展提供保障。

参考文献:

[1]赵国山,仇性启.活塞式压缩机节能研究概述[J].通用机械,2006,(11):72-76.

作者:张露 单位:大庆油田有限责任公司天然气分公司规划设计研究所

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