【壓縮機網】引言

 

　　往復壓縮機，是石化生產裝置中常用的一種壓縮機，其選型依據通常是根據用戶需求氣量的z*大值來考慮，即壓縮機z*大排氣量要滿足用戶的z*大需求氣量。但是在實際生產使用過程中，會因為現場種種原因，壓縮機的排氣量需要根據不同情況而改變。例如：由于用戶系統工藝或流程的原因，壓縮機上游的供氣量不足或者壓縮機下游的需求氣量減少等。在此種情況下，就需要在壓縮機運行過程中對壓縮機的排氣量進行調節。

 

　　同時，壓縮機氣量的合理調節，為降低成本，節約能耗，提高投資效益，也具有重要的意義。

 

　　針對以上情況，合理的氣量調節方式對往復壓縮機的節能降耗，降低生產成本和使用成本是非常有益的。

 

　　本文針對上海某化工廠氟工裝置用迷宮往復壓縮機，介紹一種組合式往復壓縮機氣量調節方法。

 

　　往復壓縮機氣量調節方法

 

　　目前，往復壓縮機普遍采用以下幾種氣量調節方法：

 

　　1. 作用于氣體管路的調節方式

 

　　作用于氣體管路的調節方式有進氣節流調節和旁路管路調節。

 

　　氣體管路進氣節流調節是在壓縮機進氣管路上安裝節流閥，通過節流閥開度的調整來調節壓縮機進氣量，從而調節壓縮機排氣量。z*高可以關閉節流閥，截斷壓縮機進氣。優點是調節機構簡單，缺點是要改變壓縮機入口工況，對機組有運行影響。

 

　　旁路管路調節是將進氣管與排氣管用旁通管路和旁通閥連通，使排出的高壓氣體返回低壓進氣管，實現壓縮機流量調節。優點是調節機構簡單，不影響壓縮機工況，缺點是不經濟，耗能大。

 

　　2. 作用于氣閥的調節方式

 

　　作用于氣閥的調節方式有全行程，壓開進氣閥調節和部分行程壓開進氣閥調節。

 

　　全行程壓開進氣閥調節方式是壓縮機壓縮過程中，其中幾個進氣閥在壓縮過程中全行程處于全開狀態，進氣閥不吸氣，減少進氣量。優點是易于實現，執行機構價格低，缺點是只能安裝吸氣閥數量階段性調節氣量，氣量調節不連續。

 

　　部分行程壓開進氣閥調節，是壓縮機壓縮過程中對所有進氣閥在壓縮過程中部分行程處于打開狀態，實現部分吸氣，控制進氣量來實現調節氣量。優點是氣量調節范圍廣，無級調節，缺點是調節裝置，結構復雜，成本高昂。

 

　　3. 作用于驅動機的調節方式

 

　　作用于驅動機的調節方式，有停轉調節和變轉速調節。

 

　　驅動機停轉調節是通過停止某臺或幾臺壓縮機的運轉，實現總排氣量調節的目的。其缺點是頻繁啟動，電網波動較大，一段時間段內，單臺機組啟停次數受到限制。

 

　　變轉速調節是利用驅動機轉速的快慢變化，來實現機組排氣量的調節，由于不改變壓縮機本身的結構，對于多級壓縮機來說，也不會由于轉速的變化而導致級間壓力的重新分配，所以可以較為方便的實現排氣量的分級或連續調節。

 

　　迷宮壓縮機氣量調節方案設計

 

　　1. 機組工藝背景

 

　　氟化工裝置用迷宮壓縮機的工作介質是具有毒性的，四氟化碳，三氟化氮等氣體的混合氣，根據工藝流程要求，將含氟氣體壓縮增壓到一定壓力，輸送進反應塔。在工藝流程的不同階段，反應塔中合成反應所需要的氣體流量是有差異，因此，需要調節生產反應不同階段的壓縮機排氣量，以保證整個工藝的運行。

 

　　壓縮機的訂貨要求：壓縮機的進氣壓力為0.1MPa（G），排氣壓力為3.0MPa（G），z*大氣量為117Nm3/h，壓縮機的氣量調節范圍在0～100%之間。

 

　　2. 組合式方案確定

 

　　在進行壓縮機方案選擇時，通過與用戶的充分溝通，以及對工藝具體了解，在考慮減少成本以及為用戶節能的目的下，采用分階段使用驅動機變頻調速及二反一旁調節的方法來實現壓縮機氣量0～100%調節。具體的氣量調節方案為：

 

　　①.50%～100%之間的氣量調節由驅動機變頻調速來實現

 

　　驅動機的z*高轉速定為980r/min，對應100%氣量，根據壓縮機對驅動機轉速的z*低要求，驅動機的z*低轉速定為490r/min，對應50%氣量，即，通過驅動機轉速為490～980 r/min的調節，實現50%～100%之間的氣量調節。

 

　　②.其余0～50%之間的氣量由二回一旁路的氣動調節閥來進行調節

 

　　50%以下的氣量調節在控制驅動機轉速在490 r/min的情況下，通過調節二回一調節閥的開度來實現。

 

　　控制系統

 

　　1. 變頻控制原理

 

　　由于壓縮機排氣量與排氣壓力線性相關，所以用排氣壓力作為排氣量的量化參數。壓縮機機組的正常出口壓力設為p0，現場實測壓力設為pZ，則駐p=（pZ-p0），根據駐p的大小情況，經過PID運算，根據結果控制變頻器，合理調整驅動機轉速，使實際排氣壓力與系統設定壓力基本符合。當駐p>0時，現場實際排氣壓力偏高，可通過降低驅動機轉速，減小排氣壓力；駐p<0時，說明現場實際排氣壓力偏低，通過提高驅動機轉速，增大排氣壓力，如圖1所示。

 

 

　　2. 控制約束與補償

 

　　（a）控制約束50%～100%的氣量調節，用變頻調速實現，考慮機組潤滑效果及躲避共振，驅動機實際轉速約束在490～980r/min，工作頻率約束在25～50 Hz。

 

　　（b）控制補償0～50%的氣量調節，由二回一旁路的氣動調節閥來進行調節，在驅動機25Hz的工作頻率下，通過調整調節閥開度實現，如圖2所示。

 

　　3. 控制流程

 

　　運用PLC實現對機組氣量調節的自動控制，按照系統實際需要氣量自主選擇使用變頻調速調節還是管路旁通調節，并根據實際工況通過PID運算后自動調節壓縮機轉速和旁路調節閥開度，從而調節壓縮機排氣量，使系統在需求排氣量下穩定運行。系統控制流程如圖3所示。

 

 

　　結論

 

　　本文中的氟化工裝置用迷宮壓縮機，通過采用變頻調速與旁路調節的組合式氣量調節方式后，在節約電能的同時，該機組的設備采購價格相對采用無級氣量調節系統有大幅度的下降，同時在調節氣量的范圍和質量上也有所保證，并且減緩了壓縮機啟動時對電網產生的沖擊。因此，這種組合式氣量調節技術在該類往復壓縮機中有推廣價值。

 

　　參考文獻

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