压缩机能效下降的产因分析及处理

　　一、现状及问题1单压机作用简介熟悉聚氯乙烯生产工艺流程的人都知道，原料气C 2 H 2、HCl经混合冷冻脱水后，在转化器内合成粗VC气体，经水洗、碱洗、除汞等工艺，通过单压机将粗VC气体加压至0. 49- 0. 59Mpa进行精馏制取VC单体，在此工艺过程中，单压机具有举足轻重的作用，其状况好坏一方面关系到前半部生产流量，另一方面制约着后半部的精馏效果。

　　2单压机选型、介绍单压机国内一般多采用3L- 10/ 8， 4L- 20/ 8型空气压缩机替代， PVC行业普遍选用的是4L- 20/ 8型空压机，其排气量为20m2/ min，排气终压0. 8Mpa.该压缩机系双作用两级压缩的活塞式压缩机，由电机通过皮带轮带动曲轴旋转，通过连杆带动十字头在滑道内作往复运动，由十字头带动活塞组件在气缸作往复运动，使工作腔的容积作周期性变化，与吸、排气伐的启闭动作相配合，实现膨胀、吸气、压缩、排气四个过程的工作循环，从而不断吸入、排出并压缩气体，该机曲轴每旋转一周，活塞在缸内往复一次，气缸两侧各实现一次工作循环，一级压缩的气体经中间冷却器降温后被吸入二级气缸继续压缩达到排气压力。

　　3生产实际问题某集团公司PVC分厂的生产现场单压机房共安装叁台4L- 20/ 8型压缩机，每台铭牌流量1200 m 3 / h，而生产中，当转化部分流量超过1000 m 3 / h， V C气柜就居高不下，必须开起两台压缩机，否则难以维持正常生产，一台压缩机能力不够，两台开起能力又富余，且单压机开开停停也造成工艺控制不稳定，据我及生产技术人员对设备的几年观察，发现购置或大修后的新机，其压缩能力也仅900- 950 m 3 / h，同时使用半年后，压缩能力下降到800- 900 m 3 / h，有的甚至只能达到750 m 3 / h，按设备出力率公式测算：设备出力率（h） = （设备实际能力/设备设计能力）!100%计算可得：h新= 950/ 1200!100% = 77. 5% h旧= 750/ 1200 ! 100% = 37. 5%取其中间值为57. 5%由此可看出：排气量低（压缩VC气体流量低）是造成单压机出力率低的根本原因。

　　二、理论推导计算与分析1压缩机吸气量的推导压缩机工作时，缸内气体压力，温度是不断变化的，而进气管的名义压力及名义温度则是基本算定的，故压缩机的吸气量指折算到名义吸气状态下的气体容积。

　　如下图所示，设气缸的余隙容积为Vc，工作容积为Vh在吸气过程中，缸内不断吸入新鲜气体，则吸气终了时，缸内实有的气体容积为Vh+ Vc，其状态为吸气终了A点的Pa包含吸入的新鲜气体及排气终了时残留在余隙容积内的气体。

　　2压缩机排气量的推导压缩机的排气量是指单位时间内从末级缸排出端测得，换算到一级名义吸气状态（压力、温度，相对湿度）时的气体容积值：每一转的排气量（ Vd） =吸气量（ Vs） -外漏量（V1）单位时间的排气量（ Q） =每一转的排气量（ Vd）!转速（ n）常用泄漏系数入1来表示外泄漏量的影响，则压缩机泄漏系数为1 = Vd Vs Vd= 1 Vs又因为Vs= v?p？ t?vh代入排气量公式可得Q= Vd!n= 1？Vs？n = 1？ v？ p？ t？ h？n在多级压缩机中，整台压缩机的排气量实际取决于一级缸究竟能吸入多大容积。

　　3各系数的讨论（ 1）泄漏系数1压缩机的泄漏主要包括两种：一是直接漏到机外损失掉或直接影响到排气量的漏失量，另一种是从高压级漏入到低压级，或在双作用气缸中通过活塞环活塞杆填料函向低压级的泄漏，实际影响1的因素很多。主要取决于活塞环，填料函及气伐的严密性。

　　（ 2）容积系数v= 1- （1 m - 11） （省略推导过程）（ 3）浓度系数T = T s / T A在吸气过程中新鲜气体将从缸壁吸热而使T A > T s，气体比容就增大，折算到名义状态的吸气量就减少，影响T的主要因素是气体性质，缸壁浓度。

　　（ 4）压力系数P = P A / P s压缩机的吸气量取决于吸气终了时的状态，而由于吸气时的阻力导致P A一般是低于名义吸气压力P s，因此气体的比容大，折算到Ps时的吸气量就会有所减少，影响P的主要因素是气阀关闭时的弹簧力，过强的弹簧力会使气阀提前关闭而降低吸气量。

　　三、结合生产实际查找原因1本身设计问题单压机原系空气压缩机，原设计仅适用于常温常压下经过滤的较洁净的空气，其结构的密封性未作特殊考虑，而氯乙烯气体各方面性质与空气完全不同，它比空气重一倍，特别是曲轴轴封部件因原来采用迷宫式密封，根本不适应VC气体的密封，由此造成的VC气体的外漏约占全部外漏的绝大部份，因此造成单压机排气量降低，其使用性能难以达到要求。

　　2工艺方面的影响从理论上看， Vc生产工艺对原料气要求较为严格。

　　而化工生产是千变万化的，经过复杂的工艺流程，各种物料的化学变化，无可避免地夹带了多种杂质，其中水份、酸雾、触煤粉尘对单压机性能影响较为显著。这些杂质沉积于压缩机内，日积月累，逐渐在活塞、气缸、气阀上结垢，堵塞气阀通道，弹簧失效，阀片磨损加快，造成活塞环、填料函密封失效，这些因素直接影响到单压机的排气量的降低，使单压机压缩气体能力降低。

　　由此可见：工艺流程上不能从根本上降低VC气体所夹带的各类杂质是造成单压机排气量降低、能力差的主要原因。

　　3检修质量方面的影响根据活塞式压缩机维护检修规程的要求，其对活塞在气缸内的径向间隙，活塞在气缸内上、下止点的间隙、气缸及活塞的椭圆度、圆柱度、均匀磨损值、活塞环的接口、轴向间隙以及活塞杆、大头瓦、小头瓦、十字头等均有严格的质量标准。而实际工厂设备检修中，除活塞止点间隙可通过压铅法确定，其它各部件配合间隙因无专用工具检测，只能完全凭经验，凭手感进行判断。仅靠这样的检修方法很难保证各部件的安装、配合尺寸，单压机的能力当然难以达到设计要求，这也是造成单压机排气量低的一个原因。

　　4操作方面的影响根据压缩岗位操作法规定，每班须对机前冷却器，气体分配台，机后冷却器放水2次，并每小时对单压机油压、油温、油液面、一二段出口压力、温度等进行巡检，由于岗位人员工作责任心不强，特别是早、晚班缺乏有效的监控手段，更难以按章操作，如此一来更加剧了设备的结垢程度，使零部件的磨损加快，各部间隙增大，从而导致单压机能力下降排气量减少。

　　可见：单压机使用性能的好坏与岗位操作人员的工作责任心、操作水平和维护保养有直接联系。

　　5机体水冷却系统冷却效果的影响单压机水冷却系统由一段、二段气缸夹套和中间冷却器组成，其冷却效果差，气体压缩温度升高所产生的热量又不能及时带走，势必造成名义状态下吸气量小，工厂生产实际中一般采用工业水冷却气缸，中间冷却器，由于工业水中所含泥、沙等杂质较多，而气缸夹套、中间冷却器冷却水道结构复杂，死角较多，水中泥、沙等杂质沉积于冷却水边内，势必影响其缸套，中间冷却器冷却效果，造成单压机排气量小。

　　四、改进措施和办法1改进工艺，降低VC气体中杂质VC气体中杂质（水份、酸、触煤粉尘）在生产流程中是不可避免的，只有在工艺流程中通过不断改进工艺，尽可能降低其夹带的杂质，净化VC气体，才能使单压机性能得以改进，排气量增加。我厂先后通过增设HCl总管旋液分离器，改大机前冷却器换热面积由（ F= 60m 2改成80m 2） ，扩大气体分配台容积（ V= 15m 3改成30m 3）均取得了一定实效。

　　2改进设备，减少设备外漏单压机轴封是造成Vc气体外漏的主要根源，通过对轴封进行技术改造，由原迷宫式密封？改为机械密封？，有效地减少VC气体从轴封处的泄漏同时对有可能泄漏VC气体的部位，通过改进密封件，消除VC气体泄漏，对提高单压机排气量有一定作用。（我厂在九一年实施轴封技术改造至今，从目前使用情况来看，收效甚佳）3改进水质，定期清洗冷却水道机体水冷却系统所用的冷却水通过加装水过滤器（滤网： 40目）有效去除其所含泥、沙等杂质，且每年对压缩机气缸夹套，中间冷却器进行一次化学清洗，除掉沉积于冷却水道的污垢，以达到提高冷却效果，增大单压机排气量的目的。

　　4选用适宜气体滤芯，定期检查、更换单压机气体进口管所装的过滤器是过滤VC气体的*后一道关口，我厂通过多次实验，*终选用不锈钢丝网作滤芯，每运行三个月更新一次，*大限度地滤除气体中夹带的粉尘等杂质，并定期检查、更换，确保其过滤效果，使进入单压机的气体较为洁净，接近原设计要求，从而达到提高单压机排气量的目的。

　　5提高操作、检修维护水平，延长设备使用寿命通过对岗位操作、检修人员进行技术培训，提高操作、检修人员的技术水平和工作责任心，配备适当的检测工具，严格按规程进行操作、维护保养、检修设备，能够有效地延长设备使用寿命、稳定单压机排气量。

　　五、总结本文仅对单压机排气量低、效率差作了一般的分析、总结，许多地方方面未涉及之处，有待进一步探讨。