摘要：随着裂解炉的不断改造，生产能力不断提高，后续压缩机单元的生产能力能否适应乙烯装置负荷的不断提高，成为制约乙烯装置负荷提高的重要因素。然而，压缩机中裂解气压缩机系统（GB201）段间温度高、段间压力高、夏季真空度高、汽油产量大、负荷过重；制冷压缩机系统特别是丙烯制冷压缩机系统（GB501）出口压力高、换热器与段间罐两者间相互抢量、段间罐不能建立液位、夏季真空度高等问题都制约着生产负荷的提高。针对这些问题，乙烯车间研究了许多解决方法，确立了乙烯装置的技术改造方案，技术改造在一次次检修中顺利进行，最终解决了影响装置负荷的瓶颈，保证了乙烯装置高负荷生产的能力。
关键词：压缩机；原理；选型原则
1压缩机的工作原理分析
1.1常用名词解释
⑴级：每一级叶轮和与之相应配合的固定元件（如扩压器等）构成一个基本的单元，叫一个级。如：杭氧2TYS1002TYS76氧气透平压缩机高低压气缸共有八个叶轮，就叫八级。⑵段：以中间冷却器隔开级的单元，叫段。这样以冷却器的多少可以将压缩机分成很多段。一段可以包括很多级，也可仅有一个级。⑶标态：0℃，1标准大气压。⑷进气状态：一般指进口处气体当时的温度、压力。⑸重量流量：1s时间内流过气体的重量。⑹容积流量：一秒时间内流过气体的体积。⑺表压（G）：以当地大气为基准所计量的压强。⑻绝压（A）：以完全真空为基准所计量的压强。⑼真空度：与当地大气负差值。⑽压比：出口压力与进口压力的比值。
1.2压缩机级中的气体流动叶轮被驱动机拖动而
旋转，气体进入叶轮后，对气体作功。那么气体既随叶轮转动，又在叶轮槽中流动。反映出气体的压力↑，温度↑、比容↓。叶轮转动的速度即气体的圆周速度，在不同的半径上有不同的数值，叶轮出口处的圆周速度最大。气体在叶轮槽道内相对叶轮的流动速度为相对速度。因叶片槽道截面积从进口到出口逐渐增大，因此相对速度逐渐减少。气体的实际速度是圆周速度与相对速度的合成，又称之为绝对速度。
1.3级内气体流动的能量损失分析
压缩机组实际运行中，通过叶轮向气体传递能量，即叶轮通过叶片对气体作功消耗的功和功率外，还存在着叶轮的轮盘、轮盖的外侧面及轮缘与周围气体的摩擦产生的轮阻损失，还存在着工作轮出口气体通过轮盖气封漏回到工作轮进口低压低压端的漏气损失。都要消耗功。这些损失在级内都是不可避免的，只有在设计中精心选择参数，再制造中按要求加工，在操作中精心操作使其尽量达到设计工况，来减少这些损失。
（1）、流动损失：定义：就是气流在叶轮内和级的固定元件中流动时的能量损失。产生的原因：主要由于气体有粘性，在流动中引起摩擦损失，这些损失又变成热量使气体温度升高，在流动中产生旋涡，加剧摩擦损耗和流动能量损失，因旋涡的产生就要消耗能量；在工作轮中还有轴向涡流等第二次流动产生，引起流量损失。在叶轮出口由于出口叶片厚度影响产生尾迹损失。弯道和回流器的摩擦阻力和局部阻力损失等。（2）、冲击损失定义：是一种在非设计工况下产生的流动损失。叶轮进口叶片安装角β1A（实际）一般是按照设计气流的进口角β1（设计）来决定的。一般是β1=β1A，此时进气为无冲击进气。但是当工况发生偏离设计工况时，气流进口角β1大于或小于β1A将发生气流冲击叶片的现象。习惯把叶轮进口叶片安装角β1A（实际）与设计气流的进口角β1（设计）之差叫做冲击角，简称冲角，用i表示。β1A＜β1，i＜0，叫负冲角。β1A＞β1，i＞0，叫正冲角。在正负冲角的情况下，都将出现气流与叶片表面的脱离，形成旋涡区，使能量损失。冲击损失的增加与流量偏离设计流量的绝对值的平方成正比。（3）、轮阻损失叶轮的不工作面与机壳之间的空间，是充满气体的，叶轮旋转时，由于气体有粘性，也会产生摩擦损失。又由于旋转的叶轮产生力，靠轮的一边气体向上流，靠壳的一边气体向下流，形成涡流，引起损失。（4）、漏气损失：包括内漏和外漏。内漏气是指泄露的气体又漏回到压缩气体中。包括两种情况：一种是从叶轮出口的气体从叶轮与机壳的空间漏回到进口。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另一种是单轴的压缩机，由于轴与机壳之间也有间隙，气体从高压的一边经过间隙流入低压一边。外漏是指压缩气体通过轴与机壳密封处间隙或机体的间隙直接漏到大气中。
2压缩机的选型原则
2.1压缩机的选型步骤。空气压缩机的选型步骤是：工作压力—容积流量—供电容量。第一，工作压力。确定气端所需工作压力是选型压缩机考虑的首要内容。另外，压缩机压力大小与管路通径、转弯点等因素息息相关。一般情况下，管路通径大小与压缩机压力损失成反比关系。转弯点大小与压缩机压力损失成正比关系。如果空气压缩机与气端管路距离太远时，需要适当放大主管路的通径。在特定的环境条件下，可以根据相关安装要求与指标在气端就近安装空气压缩机。第二，容积流量。首先，全面系统地了解所有用气设备的容积流量。并将所有设备的容积流量乘以1.2。其次，前往用气设备供应商处了解不同用气设备的容积流量参数，然后进行记录。最后，结合实际用气情况和原参数值，对压缩机用气设备进行改造。第三，供电容量。空气压缩机的容积流量与工作压力与压缩机的功率变化无关，与转速变化情况相关。压缩机转速发生改变之后，排气量也会相应发生变化。压缩机选型之前，需要着重考虑容积流量和工作压力，并选型压缩机的功率。而供电容量可以满足压缩机的使用功率。
2.2压缩机的原则以及选型。空气压缩机的选型原则包括三方面：第一，经济性。第二，安全性。第三，可靠性。然后在此基础上展开压缩机的选型。首先，排气压力、排气量的选型。就一般用途的空气压缩机而言，标准排气压力为0.7MPa、0.8MPa。目前，市场上常见销售一种排气压力为0.6MPa的空压机，站在使用角度分析该压缩机是不科学、不合理的。究其原因是压缩机与风动工具、输气工具离得较远时，就无法正常运转。站在设计角度分析该压缩机，压缩机的压力太大，容易造成气缸积炭，从而引发安全事故。但是压缩机的排气压力过大，在强行增压过程中也会产生风险，空气压缩机的排气量需要与所需排气量相匹配。并留有10%的余量。如果所需的用气量超过压缩机的排气量，就会大大降低压缩机的排气压力，从而导致风动工具不能正常运转。但是如果用户或者商家盲目追求大排量、价格高也是错误的。压缩机需要配置电机，排气量越大，电机越大。一般大电机需要的成本较高、电力消耗较多，从而造成资金和能源的浪费。其次，在选排气量时，用户需要考虑压缩机在不同时间段的用电情况、排气情况。尤其高峰期，通常用量较大。在国外，通常选用排气量较小的压缩机，与排气量较大压缩机联用。最后，考虑压缩机的用气场地和条件、压缩空气质量问题。就用气场地而言，一般选用宽广的场地，利于压缩机排气。如果是车用、船用等场所，应考虑移动式空气压缩机，方便操作。假设使用场合不能供电，最好选用柴油机驱动式。假设场所不能提供自来水，应选用风冷式压缩机。但是很多用户对风冷、水冷两种空气压缩机冷却方式认识不到位。普遍认为水冷空气压缩机的使用功能大于风冷空气压缩机的使用功能。其实不然，现阶段，无论是国内市场还是国外市场，风冷式压缩机占据市场比例90%以上。究其原因是风冷式设计压缩机操作简单，任何场所都可以使用。其最大特点是无需水源。相比风冷使压缩机，水冷式压缩机花费的成本较高、使用寿面较短、环境适应能力低、水资源浪费严重，这些缺点导致水冷式压缩机的市场比例较低。就压缩空气质量而言，在压缩机排气时，会产生一定量的润滑油，并伴有一定量的水。但是有些场合是禁油、禁水的。因此在选型压缩机时，需要特别注意压缩机气缸重视会否含有油、含水。必要时增加附加装置。
结束语
无论是螺旋式压缩机还是往复式压缩机，都需要在了解其工作原理之后，合理选型。压缩机是一种带压工作的机器，安全性是首要考虑因素。并在选型时，遵从经济原则、安全原则、可靠原则，保障机器设备质量。
参考文献
[1]张文源,吴润海,梁莲萍.氮氢压缩机系统本质安全调查报告[J].中氮肥.1998(01).
[2]王富保,赵海鹏.H22Ⅲ型压缩机系统改造探讨[J].河南化工.1999(04).
[3]薛福连.氮氢压缩机系统积碳爆炸及对策[J].化工生产与技术.2001(02).
[4]黄振仁,顾海明.某烃压缩机系统振动分析及减振措施[J].压缩机技术.1996(03).
[5]刘昱,边清,范书胜,王发亮.应用分子筛干燥器降低130U002压缩机系统水含量[J].聚氯乙烯.2012(04).
论文作者:宋孟颖
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/20
标签：压缩机论文; 叶轮论文; 气体论文; 损失论文; 空气压缩机论文; 压力论文; 流量论文; 《基层建设》2017年第26期论文;