【壓縮機網(wǎng)】壓縮機有多種分類方法，z*為常見的是按壓縮氣體的原理不同，可以分為兩大類：動力式和容積式。動力式是通過增大氣體機械能或壓力能來提高氣體壓力的壓縮方式，主要有離心壓縮機和軸流壓縮機；而容積式是通過擠壓氣體使其體積減小從而壓縮氣體，主要有螺桿壓縮機和活塞壓縮機。

 

　　螺桿壓縮機的壓縮不是動力式而是容積式，確切地說像活塞式壓縮機，因此又被稱為“旋轉(zhuǎn)活塞機械”。螺桿壓縮機確實具有離心式和活塞式機器的優(yōu)越性，而同時避免了它們的缺點。

 

　　一、螺桿壓縮機的特點

 

　　螺桿壓縮機有兩種型式——無油螺桿壓縮機和注油螺桿壓縮機。

 

　　螺桿壓縮機適用于容量200～100000m³/h和壓力從幾毫米汞柱到100barG，更大的容量范圍多見于透平壓縮機，更高的出口壓力則多采用活塞壓縮機。依據(jù)壓縮氣體的不同類型，壓比在約1.3至6之間的可由單級螺桿壓縮機壓縮處理，壓比大于6的可通過多級壓縮或注入液體處理。

 

　　為了保證z*小的內(nèi)泄漏，大型螺桿壓縮機在較高的圓周速度下運行，除了同步齒輪以外，機器需要一個獨立的變速箱，轉(zhuǎn)子需用壓力供油潤滑的精密軸承，z*后，還需用消聲裝置防止運行產(chǎn)生的高頻噪音。

 

　　對于無油機組，因制造原因引起與設(shè)計間隙的偏差影響較小，并不妨礙達到預(yù)期的排氣量，但對于低速機器，不僅設(shè)計點的容積效率較差，而且過大的間隙對降低容積效率有更顯著的影響。在某些情況下，隨著容積效率曲線下彎，相應(yīng)引起過熱和隨之而來的熱膨脹，到一定程度將使機器不可能運行。

 

　　一般情況下，高速運行的機器溫度較低，所以比低速運行的機器較為安全一些。當然，速度往往跟經(jīng)濟性有關(guān)，涉及電機的極數(shù)、變速箱、蒸汽透平的轉(zhuǎn)速和效率等方面。

 

　　效率曲線的平坦特性不僅與圓周速度有關(guān)，而且也和運轉(zhuǎn)時的壓力比有關(guān)。曲線是機器在恒速下運轉(zhuǎn)且具有由機器結(jié)構(gòu)決定的內(nèi)壓力比時的工作壓力比的函數(shù)。壓縮線達到相應(yīng)于機殼內(nèi)固定的出口邊緣的設(shè)計壓力。如果管網(wǎng)壓力在同一壓力值，排出過程立即跟著進行。如果機器的工作壓力不符合所謂的內(nèi)壓力比，當達到排氣口邊緣時，可能發(fā)生兩種情況：或者先膨脹到較低的管網(wǎng)壓力，而后在此壓力下排出；或者等容壓縮到較高的管線壓力后再排出。氣體總是在修正的背壓下排出。小斜線三角形直接表征帶有固定排氣孔口邊緣的壓縮機與理想壓縮比較，必然要做多余功。

 

　　接近實際壓縮比的效率曲線是平坦的，內(nèi)壓力比與實際壓力比相符合就獲得效率峰值。另外，當壓力比升高時，容積效率降低很小。從這里再次看到螺桿壓縮機表現(xiàn)出典型的活塞壓縮機的特性。因為螺桿壓縮機運轉(zhuǎn)速度高，許多人一直把它看作透平壓縮機類和動力式地進行壓縮的機器。螺桿壓縮機具有低壓大排量和高壓小排量的特性，正好像一般的透平壓縮機那樣。

 

　　螺桿壓縮機不僅具有純旋轉(zhuǎn)透平機械的優(yōu)點，同時兼有活塞式機械簡單而運行特性穩(wěn)定的特點。主要體現(xiàn)在：

 

　　結(jié)構(gòu)緊湊，無往復(fù)式壓縮機組吸排氣閥、活塞環(huán)等影響設(shè)備長周期運行的易損零配件，維修保養(yǎng)工作極小；

 

　　由于轉(zhuǎn)子在低于第一臨界轉(zhuǎn)速下運行，排出的氣體連續(xù)、無低頻脈沖，機組運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動小；

 

　　氣體可含塵或液滴，甚至允許向壓縮室直接注入液體進行冷卻及沖洗；

 

　　近乎垂直的性能曲線，不管氣體壓力、溫度及組成的變化，較易提供在規(guī)定壓力下所需的工藝流量，無喘振；

 

　　極好的部分負荷特性，可實現(xiàn)15%～100%無級調(diào)節(jié)；

 

　　輕分子量氣體的壓縮只需較少壓縮級；

 

　　高可靠性和高可用性（大于99%）。

 

　　二、無油螺桿壓縮機的應(yīng)用

 

　　無油螺桿壓縮機的壓縮是無油的，氣體沒有污染，反之，已經(jīng)存在于氣體中的雜質(zhì)和液體成分對螺桿壓縮機沒有多大干擾。氣體成分、分子量或壓比的變化幾乎不會對實際氣體流量造成影響。適宜水或液體物料的注入，以用于冷卻、洗滌及防止聚合及其它不希望的過早反應(yīng)。無油螺桿壓縮機能夠處理絕大多數(shù)氣體：

 

　　·小分子量氣體，如氫氣；

 

　　·惰性氣體，如氮氣；

 

　　·水蒸汽；

 

　　·氧氣；

 

　　·腐蝕性氣體，如氯化氫、硫化氫；

 

　　·臟或含塵氣體，如高爐煤氣、焦爐煤氣；·有毒氣體，如光氣、一氧化碳；

 

　　·烴及其混合物，如天然氣、氯乙烯、丙烯等。

 

　　尤其適用于下列復(fù)雜工況。

 

　　·氣體臟或含粉塵

 

　　·有聚合物生成

 

　　·液體夾帶

 

　　·含腐蝕性成分

 

　　·氣體成分和/或分子量變化

 

　　·流量波動

 

　　·壓力或壓比的變化

 

　　離心壓縮機會因聚合物粘附在葉輪上受到影響。當粘附到葉輪上的聚合物達到一定量時，會因不平衡引起振動值過高；同時因流體通道減小使機器性能下降。

 

　　在上述復(fù)雜工況下，活塞壓縮機需要頻繁大修，甚至需要安裝備機以使裝置能夠連續(xù)性運行。無油螺桿壓縮機采用剛性轉(zhuǎn)子設(shè)計，在低于第一臨界轉(zhuǎn)速下運行，對不平衡引起的振動不敏感，因此可以不受轉(zhuǎn)子及殼體表面上生成的聚合物的影響。在某種意義上說，粘到轉(zhuǎn)子上的異物由于減小了轉(zhuǎn)子之間的間隙和轉(zhuǎn)子與機殼之間的間隙，反而增加了容積效率。有些情況下，為防止聚合物變硬影響機器或工藝運行，可以注入水或液體溶劑來軟化或溶掉聚合物。

 

　　無油螺桿壓縮機在石油化工、煉油、一般化工、能源工業(yè)、油氣等各領(lǐng)域等有著廣泛的應(yīng)用。典型的應(yīng)用實例有：

 

　　1.石油化工

 

　　·苯乙烯裝置廢氣壓縮機：有聚合物生成，注水或乙苯。

 

　　·丁二烯裝置循環(huán)氣壓縮機：有聚合物生成。直鏈烷基苯裝置循環(huán)氣壓縮機：流量大、低分子量、組分變化。

 

　　·高密度聚乙烯裝置中循環(huán)C4的壓縮：含聚合物顆粒。

 

　　·各種石化裝置含氫混合物的壓縮：苯乙烯裝置上含氫廢氣壓縮多采用無油螺桿壓縮機。

 

　　2. 煉油

 

　　·煉廠廢氣回收：組成、流量變化，因含有硫化氫或氯氣帶有腐蝕性。

 

　　·化工

 

　　·純堿廠的石灰窯氣壓縮

 

　　·TDI/MDI裝置光氣、氯氣的壓縮

 

　　·氯化氫氣體的壓縮

 

　　·一氧化碳氣體的壓縮

 

　　·多晶硅項目尾氣壓縮

 

　　3. 能源工業(yè)

 

　　·焦爐煤氣壓縮

 

　　·鋼廠用爐燃氣壓縮）

 

　　·燃氣透平或爐子燃料的增壓

 

　　·含乙炔氣體的壓縮

 

　　4. 油氣

 

　　·海上油氣回收（氣體組成、進口壓力和流量波動工況尤其適宜）

 

　　·油氣采集過程中的壓縮

 

　　5. 其它

 

　　空氣和潔凈氣體：工業(yè)裝置上的儀表空氣系統(tǒng)，其壓縮空氣必須是無油的，采用無油螺桿壓縮機已經(jīng)證明是非常可靠的。在空分裝置中，氧氣要求絕對無油壓縮，而氮氣也必須是完全潔凈的。

 

　　可用于天然氣、乙烯、丙烯、烴氣體、二氧化碳、氨氣、真空泵、蒸汽等場合。

 

　　三、注油螺桿壓縮機的應(yīng)用

 

　　隨著高品質(zhì)潤滑油和油分離技術(shù)的發(fā)展，注油螺桿壓縮機的能力和出口壓力得到了很大提高。它們被廣泛應(yīng)用于煉油、石化、鋼鐵、發(fā)電和能源等領(lǐng)域。

 

　　1. 燃氣透平燃料氣增壓

 

　　通常燃氣透平需要的燃氣壓力約為20barG，而更為先進、高效的燃機對燃氣壓力要求則高達70barG。不管燃機負荷變化，還是燃料氣壓縮機入口壓力波動，都要求燃料氣壓縮機出口壓力穩(wěn)定。0.4～500MW的燃機發(fā)電機組都能選到合適的注油螺桿壓縮機給燃料氣增壓。通過設(shè)置氣路旁通閥和部分負荷閥，實現(xiàn)了壓縮機出口壓力的穩(wěn)定，同時減少了該壓縮機的能耗。

 

　　某6.5MW燃氣透平燃料氣增壓壓縮機：入口壓力3.90barG，出口壓力20.6barG，流量2010Nm³/h，電機185kW；

 

　　某PDH裝置2臺32MW燃機用燃料天然氣增壓壓縮機：入口壓力3.91barG，出口壓力29.0barG，流量20000Nm³/h，電機1852kW。

 

　　2. 氫氣和氦氣

 

　　壓縮極輕的氣體總是很困難的。離心式壓縮機處理純氫氣需要的級數(shù)是處理空氣獲得同樣壓力的15倍。容積式壓縮機的特性是對氣體的比重不敏感。甚至螺桿壓縮機壓縮純氫氣時，內(nèi)泄漏損失也要增加。對于空氣假如一級能滿足需要，氫氣則需要兩級，且應(yīng)盡可能提高轉(zhuǎn)速。另外，氦氣在所有氣體中等熵指數(shù)是z*高的（比熱1.66），被壓縮時溫升非常明顯。因此，用其它型式的壓縮機壓縮氦氣較注油螺桿壓縮機會需要更多的級數(shù)，以使出口溫度維持在可接受的范圍。

 

　　雖然是注油螺桿壓縮機，由于高效的分離效果，特別是第二級氣油分離器的聚合分離結(jié)構(gòu)和濾芯排布可使出口的含油量低于氣體重量流量的0.05ppm，這對工藝氣體含油要求嚴格時非常重要。因此，注油螺桿壓縮機被廣泛應(yīng)用于PSA原料氣和尾氣的壓縮。

 

　　某PDH裝置副產(chǎn)氫氣在PSA提純前使用2臺注油螺桿壓縮機增壓：入口壓力7.016barG，出口壓力30.016barG，流量4440am³/h，電機2743kW；而PSA提純氫氣后的尾氣則是經(jīng)過一臺注油螺桿壓縮機壓縮后進入燃料氣系統(tǒng)：入口壓力0.216barG，出口壓力4.216barG，流量15446am³/h，電機1640kW；

 

　　某低溫工廠，極低的溫度是3級螺桿壓縮機與下游的氦氣透平膨脹機一起產(chǎn)生的。

 

　　3. 焦爐煤氣

 

　　焦爐煤氣含有腐蝕性氣體、焦油和其它雜質(zhì)。選用注油螺桿壓縮機，是因為油膜可以抑制腐蝕和帶走雜質(zhì)，維持低的出口溫度可以減少聚合物膠的形成。

 

　　4. 煉廠廢氣

 

　　煉廠廢氣主要成分為氫氣、甲烷、乙烷，還含有少量丙烷、丁烷、戊烷等重組分。根據(jù)工藝不同，廢氣的組成和流量經(jīng)常發(fā)生變化。注油螺桿壓縮機非常適于這種不穩(wěn)工況，通過滑閥調(diào)載還可以節(jié)能。某煉廠選用4臺KS31MXN型注油螺桿處理Refinery Off Gas，入口壓力0.788MPaA，出口壓力2.063MPaA，單臺流量20000Nm³/h，電機1050kW；

 

　　5. 一氧化碳和二氧化碳氣體

 

　　注油螺桿壓縮機可以使用食品級油來潤滑。這一點在食品加工廠制取干冰和其它用途的二氧化碳壓縮機已得到證實。

 

　　6. 低溫庫區(qū)BOG、城市煤氣、石化廠干凈氣體等增壓

 

　　某LNG庫區(qū)BOG壓縮機選用2臺注油螺桿壓縮機。入口壓力0.104MPaA，出口壓力1.031MPaA，流量900/1750m³/h，電機155/290kW；

 

　　某廠選用KS27SEH注油螺桿壓縮機將城市煤氣由0.451MPaA壓至3.801MPaA后輸送，流量7500Nm³/h，電機1150kW；

 

　　某石化廠使用注油螺桿壓縮機給裝置含氫混合氣體增壓。入口壓力11.7barG，出口壓力20barG，流量28500Nm³/h，電機820kW。

 

　　7. 冷凍系統(tǒng)

 

　　某80kMTA乙烯法氯乙烯裝置使用2套Macom注油螺桿壓縮機壓縮R22為氯化氫塔頂冷凝器提供冷源。入口壓力0.7barA，出口壓力16.5barA，流量22108kg/h，電機630kW；

 

　　某200kMTA乙烯法氯乙烯裝置使用2套YORK注油螺桿壓縮機壓縮R22為氯化氫塔頂冷凝器提供冷源。

 

　　低壓級：入口壓力0.68barA，出口壓力4.57barA，流量9000m³/h，電機661.5kW；

 

　　高壓級：入口壓力3.98barA，出口壓力15.8barA，流量3327m³/h，電機735kW。

 

　　盡管螺桿壓縮機有很多優(yōu)點，但是，每種壓縮機都有其自身的特點，是某種特定應(yīng)用的z*佳選擇。我們必須仔細研究每種應(yīng)用，然后選用z*適合它的壓縮機型式，從而更好的為生產(chǎn)制造服務(wù)。