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【摘 要】 离心压缩机是天然气处理装置中的主要耗能设备，采取合理有效的措施，降低压缩机能耗，对装置的节能增效有重大意义。本文探讨了离心压缩机的主要节能技术。
【关键词】 离心压缩机；节能技术；设计
一、离心式压缩机优点
离心式空气压缩机是利用高速旋转的叶轮使空气受到离心力的作用产生压力，同时获得速度，离开叶轮后空气经扩压器等扩张通道将动能逐渐转化成压力能，从而使压力得到提高，一级压缩完成后再进入下一级压缩，至达到额定压力后排出。离心式空气压缩机一般由多级组成，排气压力越高所需级数越多，一般常用压力为三级压缩。多级压缩的目的是降低和控制压缩过程的温升，离心机采用油封和气封，100%隔离油气运行，不存在分离耗能损失，确保100%无油压缩空气，更洁净更环保。
二、离心压缩机节能技术
1、对空压机进行变频调速节能改造
实际生产中空压机排气量往往要大于生产实际用气量，目前为满足各工作面的用气量随时变化的需求，空压机房都配备有储气罐，罐内气体压力会保持在设定的范围之内，然后使用加/卸载的控制方式解决空压机实际运行的排气量与生产实际用气量的匹配问题。现将加/卸载的控制方式进行改造，改成变频调速控制系统。即将管网压力作为控制对象，在储气管出气口处安装压力传感器，传感器将储气罐的压力转变为电信号送输给控制系统，然后系统根据实时压力与压力设定值的差值按既定的PID控制模式发出控制信号去控制变频器的输出电压和逆变频率，来调整电动机的转速，从而使管网的实际压力始终在给定的压力范围之内。
整个控制过程如下：用气量增加，管路气压下降，压力设定值与返馈值的差值变大，PID控制输出变大，变频器输出频率增大，空压机电机转速增大，供气流量增加，管路气压趋于稳定；反之，用气量减少，管路气压升高，压力设定值与返馈值的差值变小，PID控制输出变小，变频器输出频率减小，空压机电机转速减小，供气流量下降，管路气压趋于稳定。由变频控制系统实现空压机的供气压力的实时动态匹配，既减少了电动机的实际输入功率，又实现了空压机不空转，电动机不空载运行，很好地达到了节能的目的。
2、做好压缩机的维护工作
（1）定期对空压机叶轮及粘附物进行修复与清理
离心式空气压缩机的叶轮，基本都是采用不锈钢加工制成，除后端推力轴承磨损而导致叶轮和扩压器发生碰撞而出现磨损外，叶轮很少出现磨损、腐蚀现象；但是一旦发生磨损应由专业人员进行修复，并对其进行动平衡实验以此决定是否可继续用。对于粘附物则需要根据设备处理环境，定期进行检查清理。
（2）定期对空压机扩压器进行修复与防腐蚀处理
离心式空气压缩机扩压器所处的是高温、高湿空气环境，对于采用一般材质的扩压器很容易发生磨损、腐蚀；需要定期对扩压器进行磨损检查修改及进行必要的防腐蚀处理，必要时可能需要更换扩压器。
（3）保证空压机叶轮与扩压器二者间的间隙要求
针对离心式空气压缩机叶轮与扩压器二者之间的间隙及是否变化情况，要求每年应该对其进行检查，保证间隙始终处理规定数值范围内。如扩压器发生腐蚀磨损，首先考虑修复，如果腐蚀磨损过于严重，则要考虑通过更换扩压器来保证间隙要求。
（4）及时清洗空压机冷却器、水气分离器和过滤器
上述几个部件变脏都会引发喘振故障，因此需要定期进行检查清洗。空气压缩机的冷却器、水气分离器由于结构比较复杂，其清洗要困难一些，要由专业人士完成。而进气口的过滤器则较方便检查、拆装，发现变脏及时拆除清洗即可。
（5）适当采取措施控制空压机入口空气温度变化
空气压缩机入口处的空气温度是随着季节变化而变化的，可以采取适当措施来减少其温度变化，如：离心式空气压缩机安装在室内、加高房顶、增加室内空间等；如果还是会发生喘振，可以考虑适当降低排气压力。
3、加强对压缩机检修的管理工作
对于压缩机的日常十字作业和维护检修工作，要制定完善管理制度、检修记录和验收交接记录，形成一套科学的规章制度，并严格执行。包括安全预案、检修计划任务书、检修作业指导书、检修方案、各种作业票的办理、审批手续、验收程序、监督检查等所有程序都达到了制度化、规范化、程序化。通过组织好前期准备工作，监督好施工作业过程，使维护检修过程按照规范要求进行，最后把好质量验收关，使资料齐全，检修质量达到技术规范要求，才准予交接，从而提高检修质量。
4、做好干气密封
（1）干气密封安装引起的失效
干气密封不同于一般的机械密封，根据前面原理所述，它要求动静环配合面之间要相对稳定的间隙，一般存在3微米左右的气体密封，所以相对来说是比较精细的。这就要求干气密封的动静环两个配合面之间必须要保持清洁、光滑和干燥。干气密封绝大部分失效是由密封被污染引起的，而其主要的污染源则来自于机组工艺气、密封气源以及轴承润滑油，以及随着这些气体进入到密封腔内的固体颗粒杂质。尤其是在安装过程中，就必须十分注意配合面间的清洁、干燥，保证安装环境的清洁。安装过程中，作业人员必须穿戴干净手套，安装后期须通过吹扫方式保证密封腔干净、干燥，避免在安装过程中带入一些杂质。
安装过程中，要注意干气密封的安装方向，避免反向旋转引起密封面损坏，造成报废；应仔细清洗所有进气管路及机壳上的进出气孔，特别是与静密封O形圈相配合的部位是否有缺陷，检查是否有粘附物和划痕，必要时修整，并将其安装密封的有关部分均匀地涂上一薄层润滑脂，安装干气密封时须用专用润滑脂和防咬合剂。
（2）密封供气系统带来的失效
干气密封是动静环之间是有一个3微米左右的间隙的，这个间隙是由密封气体直接进行密封的，因此对密封气的供气系统要求较为严格。干气密封的干净、清洁、干燥，不但在安装过程中要做到，而且在使用过程也要保证。这就要求密封气源必须使用专线，而且要求密封气压力和流量的恒定。同时，为了避免杂质与液相进入密封配合面，密封气在进入密封前必须设置气源缓冲罐、粗过滤器、精过滤器，在行过程中对缓冲罐定期切水切液，定期更换粗精过滤器，保证密封气内杂质含量不超过规定值。在运行过程中还应注意对缓冲灌定期切水切液，并适当提高主密封气温度，使密封气中的凝液气化，降低或避免凝液产生。
（3）开停车对干气密封带来的影响
离心压缩机开停车时，转速较低，动环和静环之间是相互接触的，并没有形成一定厚度的气膜。这样就导致了密封面的磨损越来越大。为保证干气密封的长周期运行，机组应该避免长时间在最低转速下运行。在装置停机或开车过程中，对压缩机进行盘车是一项重要的设备维护措施，但盘车也会引起低速运转，如采用干气密封形式，则离心压缩机的盘车时间不宜超过10min。另外，装置应尽可能地减少开停车的次数，以便压缩机形成稳定的气膜，减少动静环密封面的磨损。
三、结束语
目前石化行业需要大量的技术含量较高的所谓高端产品，这些产品设计难度大，性能指标要求高，这就需要设计的压缩机有非常高的可靠性，就必须借助于可靠的基本级来设计。随着基本级的不断积累和试验研究的深入进行，离心压缩机的系列化设计水平将有一个很大的提高。
参考文献：
[1]孙玉山，周晓东，康顺.离心压缩机级的设计及三维黏性流场分析[J].工程热理学报，2010.
[2]陈虹微，王荣杰.离心压缩机电机振动建模分析及改进[J].动力学与控制学报，2012，10（4）：340-346.
【关键词】 离心压缩机；节能技术；设计
一、离心式压缩机优点
离心式空气压缩机是利用高速旋转的叶轮使空气受到离心力的作用产生压力，同时获得速度，离开叶轮后空气经扩压器等扩张通道将动能逐渐转化成压力能，从而使压力得到提高，一级压缩完成后再进入下一级压缩，至达到额定压力后排出。离心式空气压缩机一般由多级组成，排气压力越高所需级数越多，一般常用压力为三级压缩。多级压缩的目的是降低和控制压缩过程的温升，离心机采用油封和气封，100%隔离油气运行，不存在分离耗能损失，确保100%无油压缩空气，更洁净更环保。
二、离心压缩机节能技术
1、对空压机进行变频调速节能改造
实际生产中空压机排气量往往要大于生产实际用气量，目前为满足各工作面的用气量随时变化的需求，空压机房都配备有储气罐，罐内气体压力会保持在设定的范围之内，然后使用加/卸载的控制方式解决空压机实际运行的排气量与生产实际用气量的匹配问题。现将加/卸载的控制方式进行改造，改成变频调速控制系统。即将管网压力作为控制对象，在储气管出气口处安装压力传感器，传感器将储气罐的压力转变为电信号送输给控制系统，然后系统根据实时压力与压力设定值的差值按既定的PID控制模式发出控制信号去控制变频器的输出电压和逆变频率，来调整电动机的转速，从而使管网的实际压力始终在给定的压力范围之内。
整个控制过程如下：用气量增加，管路气压下降，压力设定值与返馈值的差值变大，PID控制输出变大，变频器输出频率增大，空压机电机转速增大，供气流量增加，管路气压趋于稳定；反之，用气量减少，管路气压升高，压力设定值与返馈值的差值变小，PID控制输出变小，变频器输出频率减小，空压机电机转速减小，供气流量下降，管路气压趋于稳定。由变频控制系统实现空压机的供气压力的实时动态匹配，既减少了电动机的实际输入功率，又实现了空压机不空转，电动机不空载运行，很好地达到了节能的目的。
2、做好压缩机的维护工作
（1）定期对空压机叶轮及粘附物进行修复与清理
离心式空气压缩机的叶轮，基本都是采用不锈钢加工制成，除后端推力轴承磨损而导致叶轮和扩压器发生碰撞而出现磨损外，叶轮很少出现磨损、腐蚀现象；但是一旦发生磨损应由专业人员进行修复，并对其进行动平衡实验以此决定是否可继续用。对于粘附物则需要根据设备处理环境，定期进行检查清理。
（2）定期对空压机扩压器进行修复与防腐蚀处理
离心式空气压缩机扩压器所处的是高温、高湿空气环境，对于采用一般材质的扩压器很容易发生磨损、腐蚀；需要定期对扩压器进行磨损检查修改及进行必要的防腐蚀处理，必要时可能需要更换扩压器。
（3）保证空压机叶轮与扩压器二者间的间隙要求
针对离心式空气压缩机叶轮与扩压器二者之间的间隙及是否变化情况，要求每年应该对其进行检查，保证间隙始终处理规定数值范围内。如扩压器发生腐蚀磨损，首先考虑修复，如果腐蚀磨损过于严重，则要考虑通过更换扩压器来保证间隙要求。
（4）及时清洗空压机冷却器、水气分离器和过滤器
上述几个部件变脏都会引发喘振故障，因此需要定期进行检查清洗。空气压缩机的冷却器、水气分离器由于结构比较复杂，其清洗要困难一些，要由专业人士完成。而进气口的过滤器则较方便检查、拆装，发现变脏及时拆除清洗即可。
（5）适当采取措施控制空压机入口空气温度变化
空气压缩机入口处的空气温度是随着季节变化而变化的，可以采取适当措施来减少其温度变化，如：离心式空气压缩机安装在室内、加高房顶、增加室内空间等；如果还是会发生喘振，可以考虑适当降低排气压力。
3、加强对压缩机检修的管理工作
对于压缩机的日常十字作业和维护检修工作，要制定完善管理制度、检修记录和验收交接记录，形成一套科学的规章制度，并严格执行。包括安全预案、检修计划任务书、检修作业指导书、检修方案、各种作业票的办理、审批手续、验收程序、监督检查等所有程序都达到了制度化、规范化、程序化。通过组织好前期准备工作，监督好施工作业过程，使维护检修过程按照规范要求进行，最后把好质量验收关，使资料齐全，检修质量达到技术规范要求，才准予交接，从而提高检修质量。
4、做好干气密封
（1）干气密封安装引起的失效
干气密封不同于一般的机械密封，根据前面原理所述，它要求动静环配合面之间要相对稳定的间隙，一般存在3微米左右的气体密封，所以相对来说是比较精细的。这就要求干气密封的动静环两个配合面之间必须要保持清洁、光滑和干燥。干气密封绝大部分失效是由密封被污染引起的，而其主要的污染源则来自于机组工艺气、密封气源以及轴承润滑油，以及随着这些气体进入到密封腔内的固体颗粒杂质。尤其是在安装过程中，就必须十分注意配合面间的清洁、干燥，保证安装环境的清洁。安装过程中，作业人员必须穿戴干净手套，安装后期须通过吹扫方式保证密封腔干净、干燥，避免在安装过程中带入一些杂质。
安装过程中，要注意干气密封的安装方向，避免反向旋转引起密封面损坏，造成报废；应仔细清洗所有进气管路及机壳上的进出气孔，特别是与静密封O形圈相配合的部位是否有缺陷，检查是否有粘附物和划痕，必要时修整，并将其安装密封的有关部分均匀地涂上一薄层润滑脂，安装干气密封时须用专用润滑脂和防咬合剂。
（2）密封供气系统带来的失效
干气密封是动静环之间是有一个3微米左右的间隙的，这个间隙是由密封气体直接进行密封的，因此对密封气的供气系统要求较为严格。干气密封的干净、清洁、干燥，不但在安装过程中要做到，而且在使用过程也要保证。这就要求密封气源必须使用专线，而且要求密封气压力和流量的恒定。同时，为了避免杂质与液相进入密封配合面，密封气在进入密封前必须设置气源缓冲罐、粗过滤器、精过滤器，在行过程中对缓冲罐定期切水切液，定期更换粗精过滤器，保证密封气内杂质含量不超过规定值。在运行过程中还应注意对缓冲灌定期切水切液，并适当提高主密封气温度，使密封气中的凝液气化，降低或避免凝液产生。
（3）开停车对干气密封带来的影响
离心压缩机开停车时，转速较低，动环和静环之间是相互接触的，并没有形成一定厚度的气膜。这样就导致了密封面的磨损越来越大。为保证干气密封的长周期运行，机组应该避免长时间在最低转速下运行。在装置停机或开车过程中，对压缩机进行盘车是一项重要的设备维护措施，但盘车也会引起低速运转，如采用干气密封形式，则离心压缩机的盘车时间不宜超过10min。另外，装置应尽可能地减少开停车的次数，以便压缩机形成稳定的气膜，减少动静环密封面的磨损。
三、结束语
目前石化行业需要大量的技术含量较高的所谓高端产品，这些产品设计难度大，性能指标要求高，这就需要设计的压缩机有非常高的可靠性，就必须借助于可靠的基本级来设计。随着基本级的不断积累和试验研究的深入进行，离心压缩机的系列化设计水平将有一个很大的提高。
参考文献：
[1]孙玉山，周晓东，康顺.离心压缩机级的设计及三维黏性流场分析[J].工程热理学报，2010.
[2]陈虹微，王荣杰.离心压缩机电机振动建模分析及改进[J].动力学与控制学报，2012，10（4）：340-346.