马军军
中国石油化工股份有限公司华北油气分公司采气二厂 陕西咸阳 712000
摘要：本文对往复式压缩机常见的排气量调节方式及调节原理进行了介绍，从调节范围、投资成本、能源利用、不良影响、后期维护等几个方面进行了分析，明确了不同调节方式的优缺点，为企业选择适用的压缩机排气量调节方式提供参考。
关键词：往复式压缩机；排气量调节
1 引言
往复式压缩机具有排气压力高、排气量大、设备性能稳定等优点，现今被广泛运用于石油化工行业中，能够极大地提高企业的生产效率。通常情况，企业在考虑压缩机选型的时候，主要是根据生产所需的最大排气量和最大排气压力来确定压缩机技术规格。然而，在实际生产过程中，压缩机并非一直处于满负荷运转状态，当生产过程中气流量小于压缩机额定排气量时，就需要对压缩机的排气量进行调节，以满足实际生产需求。选择恰当的排气量调节方式，在节约能源、降低生产成本、减少设备故障率等方面都具有重要意义。
2 往复式压缩机排气量调节方式
2.1 转速调节
转速调节是通过调整驱动机的转速，改变压缩机吸、排气速度，从而实现排气量的调节。压缩机排气量的大小与驱动机转速呈正相关，因此，这种调节方式具有能源利用率高、经济性好的优点。此调节方式多用于蒸汽机或内燃机驱动的压缩机[1]。对于电驱压缩机而言，若采用此调节方式，则需要配置大功率高压变频器，价格昂贵，维护成本高。转速调整范围主要受驱动机的性能限制，通常驱动机转速要求不能低于额定转速的40%[2]。在低转速下，容易引发驱动机及压缩机的振动增大、润滑不充分等问题，存在损伤设备的风险。
2.2 旁通调节
旁通调节是目前运用最多的一种排气量节方式，其原理是将压缩机排气管道通过旁通管道及阀门与压缩机进气管道相连，当生产所需气量小于压缩机额定排气量时，打开旁通管道上的阀门，让压缩后的气体回流至进气管道，通过控制回流阀门的开度，实现压缩机排气量大小的调节。这种调节方式具有操作简单、排气量调节范围广、设备运转稳定、初始投资相对较小等优点。若配置高精度的调节阀，还可实现无级调节。此方式最大的缺点是被压缩的气体又回到进气管路，压缩机做无用功，造成能源浪费，经济性差。此外，压缩后的气体温度较高，再次进入气缸压缩，会造成缸内气温升高，影响气阀的使用寿命。
2.3 余隙调节
余隙是指在排气行程终了时，气缸内活塞顶端与气缸端盖之间的间隙。处在余隙内的压缩后气体无法被排出，在气缸进气过程之前，余隙内气体膨胀，由于余隙内气体压力高于进气管道内气体压力，导致进气阀无法开启，当余隙内气体压力与进气管道内气体压力平衡后，气缸才开始进气。通过改变气缸余隙容积的大小，即可改变压缩机吸入气量的多少，从而实现排气量调节的目的。此种调节方式，压缩机的能耗几乎随排气量正比例变化，是一种经济节能的调节方式[3]。
要获得较大的余隙容积，通常需要在压缩机气缸上附加余隙腔体，当附加的余隙腔与气缸连通后，方可进行较大范围的排气量调节。
按照余隙腔接入气缸的不同方式，余隙调节可又分为固定余隙调节和可变余隙调节。
固定余隙调节通过阀的开启或关闭，使余隙腔与气缸连通或关闭，只能定量调节压缩机排气量。可变余隙调节则是在余隙腔内装有活塞，通过活塞的移动，改变接入气缸附加余隙的大小，从而调节排气量，理论上可实现大范围的无极调节。可变余隙调节通常需要配备液压系统、控制系统等，初始投资相对较大，结构笨重，活塞填料处也容易出现泄露，易损件较多，维护工作量大。此外，余隙内的气体被反复压缩，使得气缸内温度及排气温度长期较高，影响压缩机使用寿命。
2.4 压开进气阀调节
压开进气阀调节是在气体被压缩的过程中，保持进气阀强制顶开，使被吸入气缸内的气体又回到进气管路中，从而降低压缩机排气量的调节方式。由于压缩功几乎与排气量成正比例地减少，因此，该调节方式节省能耗，经济性很高[4]。根据进气阀被顶开时间的长短，压开进气阀调节又可分为全行程压开进气阀调节和部分行程压开进气阀调节。
全行程压开进气阀调节是进气阀始终保持全开状态，在吸气过程中，气体被吸入气缸内，在压缩过程中，因为进气阀全开，气体又被全部推出至进气管路，达到零排气量。此调节方式只适合于分档粗调，对于一个单作用的气缸，可实现0、100%两档排气量调节，对于一个双作用的气缸，可实现0、50%、100%三档排气量调节。气体会在吸气阀处来回流动，影响阀片使用寿命，不适于长期操作。
部分行程压开进气阀调节则是通过控制进气阀在压缩过程中的关闭时刻，从而控制返回进气管路的气量，实现压缩机排气量的调节。理论上该调节方式可实现压缩机排气量在0～100%范围内无极调节，调节范围广，适用性强。但需要配备灵敏可靠、高精度的控制系统，前期投资成本较高，检维修技术要求高。
2.5 改变进、排气压力调节
通常，压缩机进、排气压力允许在一定范围内变动，降低压缩机的进气压力或者提高排气压力都能在一定范围内降低压缩机排气量，这种调节方式提高了压缩比，是一种耗能的调节，经济性差。此外，这种调节方式的调节范围有限，除了需要将压力控制在压缩机限定的进、排气压力范围内，同时也要考虑上、下游生产所需的压力。在适用的压力范围内，可使用此方法进行小范围的排气量调节，具有操作简单、投资成本低的优势。
3 结束语
不同的排气量调节方式，具有各自的优缺点，企业在选择排气量调节方式时，应根据工艺需求、经济效益、维护能力等进行综合考量，选择一种或多种调节方式组合，以达到压缩机最优运行的目的。对于气流量大，多台压缩机组同时运行的企业，可选一至两台压缩机装配排气量调节装置，其余压缩机组满负荷运行，节省投资成本。
马军军1986.04，男，陕西省咸阳市，汉族，大学本科，助理工程师，长期从事天然气开采和集输生产管理工作
参考文献
[1] 潘军贤.浅析往复式压缩机气量调节方式[J].石化技术.2015(1):34.
[2] 杨成炯,肖忠诚.往复式氢气压缩机的工艺调节[J].压缩机技术.2002(3):12-19.
[3] 张文超,姜肖天,崔书海.提高往复式压缩机节能效率的方法[J].工程技术(引文版),2016(24):258-260.
[4] 李金波.往复式压缩机的流量调节方式探讨[J].石油化工设备技术.2013,34(1):45-46.