王铁柱 李蓉 孟婉莹 尤星 贾超(中石油长庆油田公司第三采气厂， 内蒙古 鄂尔多斯 017300)

改善压缩机进气工况措施探讨

王铁柱 李蓉 孟婉莹 尤星 贾超(中石油长庆油田公司第三采气厂， 内蒙古 鄂尔多斯 017300)

压缩机的进气条件对压缩机的平稳运行起着决定性作用，现行压缩机的进气条件在固体杂质、水分、温度方面都有不足之处，造成许多压缩机故障，如气阀损坏、活塞环磨损造成排气温度高、活塞杆断裂等。通过改善滤网、增加预热换热器、调节余隙容积等措施来改善压缩机的进气工况，保证压缩机安全平稳运行。

进气工况；活塞杆断裂；改善滤网；进气温度；余隙容积

1 天然气压缩机工作原理

往复式天然气压缩机的工作原理：往复压缩机是通过曲柄－连杆机构将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复运动，依靠缸内活塞的往复运动来改变工作腔容积，借以达到压缩气体提高气体压力的目的。当发动机曲轴通过连轴器带动压缩机曲轴旋转时，压缩机曲轴通过连杆、十字头、活塞杆带动活塞在气缸内做往复运动而实现吸气、压缩的工作循环。当活塞由外止点向内止点(曲轴端)运动时，气缸容积增大，压力减小，当其压力低于工艺气进气压力时，进气阀打开进气，而实现气缸的吸气过程，当活塞到达内止点时，吸气过程结束。在曲轴的带动下，活塞在向外止点运动，气缸容积减小，当压力大于工艺气排气压力时，排气阀打开排气，而实现气缸的压缩排气过程。

2 压缩机进气分析

(1)过滤装置 压缩机进气洗涤罐结构简单，主要用于分离较大的颗粒和液体，并不能分离出较小颗粒和液滴。所以来气中的较小颗粒杂质和小液滴会进入压缩机，造成压缩机气阀损坏，活塞环磨损，气缸内积水是引发活塞杆断裂的原因之一。

(2)进气温度 冬季压缩机进气温度平均在5～6℃，夏季压缩机进气温度平均在17～18℃。

若天然气中不含任何杂质，进气温度低有利于压缩机的平稳运行，但是原料气中含有轻烃水分等杂质，在气温较低时，一部分气体水合物以液体的形式进入压缩机，经压缩后，在气缸内积存，当液体达到气缸的余隙容积时，活塞压缩时造成液击，活塞力瞬间大幅度增大，若活塞杆长时间受到超过正常水平的拉伸力时，就会造成疲劳，最后断裂。

3 改善压缩机进气工况的措施

分别通过改善过滤分离，增压换热器，调节余隙容积来改善压缩机的进气工况，保证压缩机平稳运行。

(1)增加过滤分离装置 由于预分离器主要用于分离段塞流和较大的固体颗粒，进气洗涤罐也是粗分离，不能满足压缩机对地区气体的要求，所以增加过滤分离装置有利于压缩机的平稳运行。

方案1：丝网聚结器和旋风分离器组合

丝网聚结器是一种高效的气液分离设备，它具有表面积大、重量轻、自由体积大、使用方便等优点，尤其对2～10微米的液滴有很强的除雾能力，以及其压降小的特点使编织丝网聚结器有着广泛的应用。编织丝网、旋风分离器、纤维丝床、叶片式惯性分离器在不同液滴直径范围、进口气流速度、流道直径以及载液量的条件在达到相同分离效果的情况下，丝网除雾器有着最低的总压损失，所以，在压缩机进气洗涤罐中增加一套丝网聚结器将能很好地分离出进气中的水雾，起到较好效果。

对于气体中的固体杂质，可以在压缩机进口处加一旋风分离器，根据旋风分离器的粒级效率ηp来计算。

ηp=(C1i-C2i)/C1i

方案2：过滤分离器

在压缩机入口前加过滤分离器，过滤分离器应具有过滤段和分离段，并集合在一台设备上。可以除去管道中携带的液体，固体颗粒捕集效率应大于等于99.9%，具有高纳污量，长检修周期，低阻力，且运行稳定可靠。

(2)增加预热换热器 由于冬季进气温度较低，为了使气体中的水合物不凝固，提高进气温度到夏季水平，将有效减少水分进入气缸。

在压缩机撬上加一预热换热器，采用管壳式换热器，热源采用压缩机压缩后未经过空冷器的高温排气。不仅降低了空冷器的负荷，节约了能源，还有效提高了压缩机进气温度。设置换热器旁通，冬季时，投用换热器，将进气温度提高到10℃以上，夏季时，用旁通管线。

换热器选型不宜太大，只要将进气温度提高到10℃即可，进气温度过高会引起排气温度高，不利于压缩机平稳运行。

(3)适当增加余隙容积 压缩气体时，气体中可能有部分蒸气凝结下来。我们知道液体是不可压缩的，如果气缸中不留有余隙，则压缩机不可避免地会遭到损坏。因此，在压缩机气缸中必须留有余隙。余隙存在以及残留在余隙容积内的气体可以起到气垫作用，也不会使活塞与气缸盖发生撞击而损坏。同时，为了装配和调节的需要，在气缸盖与处于死点位置的活塞之间也必须留有一定的余隙。压缩机上装有气阀，在气阀与气缸之间以及阀座本身的气道上都会有活塞压缩排气后残留的余气，这些余气可以减缓气体对进出口气阀的冲击作用，同时也减缓了阀片对阀座及阀盖的冲击作用。气缸中留有余隙就能给压缩机的装配、操作和安全使用带来很多好处，但余隙留得过大会造成压缩机的排气量降低，效率下降。余隙容积可以有效地防止水击，缓冲气阀冲击，保证机组安全，所以不能全部关闭。当余隙容积太大时会造成处理量下降，浪费发动机功率，所以在实际情况中要适当调节。

4 结语

综上所述，现行压缩机的进气条件有不足之处，通过文中的措施可以改善进气条件，减少压缩机故障，实现机组长期安全平稳高效运行。

[1]张湘亚.石油化工流体机械[J].山东：石油大学出版社 .1996.

王铁柱(1988-)，男，汉，山东潍坊人，助理工程师，主要从事天然气生产工作。