摘要：MRC（混合冷剂）压缩机是LNG工厂的关键设备，它将混合冷剂由气体压缩、冷却为液体，给冷箱提供冷量。本文通过对国产和进口MRC压缩机对比，为MRC压缩机的选择提供了依据。
关键词：离心压缩机；入口导叶
MRC（混合冷剂）压缩机是LNG工厂的关键设备，主要由电机、压缩机、级间分离器、油路系统组成。其作用是将配比好的混合冷剂压缩，通过冷却后进入压缩机出口分离器中，分离出的冷剂进入液化冷箱换热器中为天然气液化提供冷量，出液化冷箱后的混合冷剂返回到压缩机的入口，再次压缩而循环制冷。50万方及以上的冷剂循环压缩机都使用离心机，一般不设备机，目前国内生产大型离心压缩机厂家主要是沈鼓和陕鼓，在LNG行业有投产业绩的较多的是沈鼓，国外大型离心压缩机在国内LNG行业使用较多的主要是西门子压缩机和埃利奥特，其中西门子压缩机性价比比埃利奥特更有优势，主要原因是西门子与国内著名冷箱厂家合作，使LNG装置的两大核心设备冷剂压缩机和冷箱成为绝佳组合，例如与杭州中泰深冷技术股份有限公司联合开发的“ZT”系列的二级单轴“背靠背”压缩机，目前已成为国内30/50/100万方LNG项目专用MRC压缩机，通过冷箱的设计变化来实现冷剂压缩机的“标准化”，达到降低进口的压缩机的成本和周期的目的，从而大大减少整个项目的建设周期，目前已经在国内多个LNG项目上得到成功的验证。而且西门子压缩机在国内葫芦岛建有工厂，关键部件如压缩机转子、轴承等都是原装进口，葫芦岛工厂负责机组的组装、测试和发运，进一步降低了进口压缩机的成本和周期。
1西门子MRC压缩机与国产沈鼓MRC压缩机对比
1.1可靠性
可靠性是衡量MRC压缩机的一项重要指标，西门子MRC压缩机（如图1）是德国的工程设计，从源头的热动、机械设计到校核等基础数据都很完备，动部件如转子、轴承、干气密封环和联轴器都是原装进口，保证核心部件的可靠性。增速齿轮箱也是原装进口的，进一步保证整套机组的可靠性。
近年来LNG项目在我国迅速崛起，沈鼓集团紧紧抓住此契机，在设计院，用户的大力支持下，全面展开了MRC离心压缩机组（如图2）的研制工作，装置规模由小到大，从最初的10万方/天、30万方/天，50万方/天，100万方/天，到兴圣的200万方/天，山东泰安的260万方/天，湖北黄冈的500万方/天LNG项目，与西南院联合进行了350万吨/年的LNG研发,结合不同的LNG液化工艺流程，沈鼓集团在实际项目的实践中不断积累经验，可靠性也不断提高，只是运行过程中小毛病较多，易造成停机损失。
图1 西门子MRC压缩机 图2 国产沈鼓MRC压缩机
图3 西门子MRC压缩机入口导叶
1.2效率
西门子MRC压缩机德国的设计和核心部件，保证了压缩机本体的高效率。进口的增速齿轮箱传动效率高，机械损失小。 进口电机（如是）进一步提高电效率。
多年来,沈鼓集团一直致力于离心压缩机基本级的自主研发,做了大量的试验研究,积累了包括轻介质低马赫数基本级、重介质高马赫数基本级、天然气管线输送用基本级等近千个专用和通用基本级，离心压缩机整机效率可达到85%-89%,达到了国际先进水平。沈鼓在内蒙古新圣60万方LNG项目MRC压缩机的一段的效率可以达到83.2%，二段的效率可以达到74.7%，但与进口压缩机相比还有一定差距。
1.3调节方式
从历史发展来说，压缩机的调节方式大致有三个历程。从最早的变转速到入口节流然后再到入口导叶。入口节流是为了解决定速驱动时（如多轴式压缩机或电机驱动的单轴式压缩机），调节负荷而最早发展出来的一种方式。而在使用的过程中，大家都发现入口节流导致的压降太大，太不经济，后来才又逐渐的发展出了入口导叶这种调节方式来取代入口节流。
从原理上来说，入口节流是靠产生入口的压降来调节压缩机的性能曲线，进而调节流量的，必然带来损失；而入口导叶是靠形成入口气流的预旋角度而调节流量的，其压力降几乎可以忽略不计，图3是西门子的入口导叶形状结构图。
从性能上来看，入口导叶在部分负荷时候的效率下降非常快，表1是某 LNG项目的一个对比表，从表中可以非常明显的说明这一点。
西门子MRC压缩机采用的是入口导叶调节，投资小，可靠性高，效率高，调节范围大。沈鼓MRC压缩机采用变频器调节，投资大，故障点多，变频器本身有电损耗，效率低，调节范围偏小。
表1 入口导叶与节流负荷与效率变化对比
1.4冷剂回收
进口的干气密封环干气密封泄漏量小，冷剂泄露量比国内同类产品少10%左右，缸体剖分面的密封采用不锈钢垫圈，耐腐蚀。西门子MRC压缩机采用进口的干气密封环，干气密封系统密封工艺气回收至压缩机入口，没有泄漏，进一步降低运行费用，密封气路系统是西门子的独特设计，安全保护功能完善，符合最新版的API要求。
国产的干气密封环干气密封的主泄露气泄漏量大，水平剖分的密封面采用橡胶垫圈做密封，容易被异戊烷等组分腐蚀。沈鼓MRC压缩机采用国产的干气密封环，回收流程如图4。
图4 干气密封冷剂回收流程
1.5防喘振
西门子MRC压缩机两段压缩，分两段独立进行防喘振控制，两个防喘振阀和回路，独立可靠，响应迅速。
国产沈鼓MRC压缩机也是两段压缩，原来只有一个防喘振阀和一个回路，现在也改进成分两段独立进行防喘振控制如图5所示。
图5 国产沈鼓MRC压缩机防喘振流程
1.6轴向推力
西门子MRC压缩机采用背靠背布置，压力和温度场的分布更加均匀，轴向推力可以自平衡一部分。对止推轴承挑战小。
国产沈鼓MRC压缩机采用金斯伯雷式轴承如图6：双作用面、推力瓦块能绕其支点倾斜，使推力瓦块能够承受变化的轴向推力。
图6 国产沈鼓MRC压缩机推力轴承
1.7机型特点与布置
西门子MRC压缩机是垂直剖分式压缩机，转子惯量小，轴向窜动小，可以整体运输， 检修时水平抽芯，操作方便；检修重量轻，对吊车要求低。压缩机、齿轮箱和电机公用底座，整体撬装，可以整体运输，到现场不用开盖检查，大大节省到现场的时间和费用，垂直剖分式压缩机的管口朝上，单层布置，节省厂房投资。
国产沈鼓MRC压缩机是水平剖分式压缩机，转子惯量大，轴向窜动大，到现场需要开盖检查，埋入仪表探头，现场工作量大，安装时间较长；检修时需要打开上盖，操作复杂；检修重量重，对吊车要求高。水平剖分式压缩机的管口必须朝下，需要双层厂房。
1.8投资成本
以50万方MRC压缩机为例，国产沈鼓MRC压缩机约1800万，葫芦岛西门子MRC压缩机需要3200万左右；但是西门子MRC压缩机效率高、能耗低，平均比国产沈鼓MRC压缩机低5%左右，年节省电费约（7800-7400）KW*8000H*0.68=218万元，单从节约电费一项，大约6年就可以收回在压缩机上多投资的成本。
国产沈鼓MRC压缩机需要变频控制，而西门子MRC压缩机可以不用变频控制，可以采用软起动或变频起动，这方面的投资成本采用沈鼓MRC压缩机要比西门子MRC压缩机要高。另外国产沈鼓MRC压缩机需要双层厂房，最大检修件比西门子的要重，配备吊车吨位高，这方面的投资也比西门子MRC压缩机要高。
1.9交货与服务
西门子沈鼓MRC压缩机都能遵循合同精神，按时交货，安装和试车指导服务等都是本地的服务。
2结论
从上面的西门子和沈鼓MRC压缩机地对比可以看出，两者各有优势，在进行选择时要综合各方面因素合理选择。
参考文献
[1]西门子压缩机技术交流文件.
[2]沈鼓压缩机技术交流文件.
论文作者:闫川,吴志勇,邵旭东
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/18
标签：压缩机论文; 入口论文; 推力论文; 齿轮箱论文; 分式论文; 效率论文; 项目论文; 《电力设备》2019年第11期论文;