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小课堂|空气压缩机
发表于:2022-04-15 15:29 分享至:

  空气压缩机在油气行业应用广泛,近年市场规模增长迅猛。市场上最普及的空气压缩机型有往复式与螺杆式两种,今天的小课堂将为大家介绍它们的工作原理与工艺流程。

  空气压缩机是把机械能转换为气体压力能的一种动力装置,通过压缩来提高气体的压力,是现代工业基础机械之一。空气压缩机可处理天然气、空气等多种气体,在油气行业应用非常广泛。

  在上游油田,空气压缩机可用于油井压裂,通过空气压力压开地层,便于开采石油天然气,或用于收集并集中处理无组织逸散气体,减少环境污染。在中游运输环节,空气压缩机可提高管道输送能力,满足天然气用户对供气压力的特殊要求。在下游产业,生产商利用空气压缩机提供的空气动力生产最终产品,空气动力目前已成为仅次于电力的普遍性能源。

  空气压缩机种类繁多,其中往复式压缩机与螺杆式压缩机可靠性高、便于操作、节能环保,应用最为广泛。

  往复式压缩机通过气缸内组件的往复运动实现气体的增压。根据组件的不同,可分为往复活塞式压缩机与往复隔膜式压缩机,活塞式常应用于天然气压缩。

  往复活塞式压缩机利用曲轴带动连杆,连杆带动活塞,将驱动机的旋转运动变为活塞的往复运动。气缸和活塞组成了气体压缩的工作腔,当活塞向下运动时,汽缸容积增大,进气阀打开,空气被吸进来;当活塞向上运动时,气缸容积减小,出气阀打开,气体流出,压缩过程完成。

  螺杆式压缩机相较于往复式压缩机更易于维护,且吸排气连续,运转平稳,螺杆式压缩机对传统往复式压缩机的替代趋势明显。

  螺杆式压缩机气缸内装有一对互相啮合的螺旋形阴阳转子,转子上有多个齿槽,两者反向旋转。当转子旋转时,齿槽容积逐渐扩大,和吸入口相连通,气体进入齿槽中。转子继续转动,齿槽被机壳壁封闭,形成压缩腔,随着阴、阳转子相互啮合,压缩腔容积变小,气体被压向排气口,完成压缩过程。随后齿槽转动至与排气口连通,气体被压出,完成排气过程。随着转子旋转,每对齿槽将相继完成相同的工作循环,实现压缩机连续、平稳的运行。

  虽然空气压缩机有着各种不同的机型,但压缩机组的工艺流程较为通用。下面将以天然气压缩机组为例,介绍其基本流程。

  天然气由进气阀门进入压缩机组,首先流入入口洗涤器,在这里天然气可分离出液体和固体,然后进入压缩缸完成压缩,随着压缩比增加,气体的温度上升,压缩后的气体需进入冷却器降温,在冷却的过程中天然气会凝析出液体,因此天然气从冷却器出来后要经过后洗涤器,将含带的液体在重力作用下分离出,天然气最后由排气阀排出。

  为了有效提高气体压力,通常要进行多级压缩,连续经过几次升压而达到所需要的工作压力。多级压缩可满足更高的气体压力需求,提高气缸的容积利用率,节省功率消耗。然而随着级数增加,压缩机的结构愈加复杂,会导致造价提高,故障几率增加,在选择级数时要综合考虑气体流量、初始压力、需求压力等多种因素。