石油化工壓縮機的發(fā)展及其應(yīng)用

陳子豪

[摘 要]石油化工壓縮機與石油行業(yè)同時發(fā)展，例如：大慶油田、遼河油田、勝利油田的發(fā)展，為石油開發(fā)創(chuàng)造了發(fā)展機會。石油化工壓縮機功能的不斷增加，得到了廣泛應(yīng)用。石油化工行業(yè)氣體壓縮其關(guān)鍵為復(fù)式壓縮機，在石油行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。具有結(jié)構(gòu)繁瑣。構(gòu)件眾多、環(huán)境惡劣，因此復(fù)式壓縮機在應(yīng)用過程中市場出現(xiàn)故障問題。對此，筆者以化工壓縮機為例，對石油化工壓縮機發(fā)展與應(yīng)用進行簡要分析。

[關(guān)鍵詞]石油化工；壓縮機；發(fā)展與應(yīng)用

中圖分類號：TM51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）12-0188-01

20世紀(jì)70年代，石油化工得到發(fā)展，進而出現(xiàn)與之相應(yīng)的壓縮機。壓縮機對其材料、技術(shù)、密封等具有較高要求，尤其是真實氣體適應(yīng)性要求頗為嚴(yán)格。化肥工業(yè)大型離心壓縮機包含：工藝空氣壓縮機、原料壓縮機、氨冷凍壓縮機等多種。

一、石油化工壓縮機發(fā)展

第一，自20世紀(jì)70年代，離心壓縮機發(fā)展迅速。在某化工總廠國產(chǎn)30萬噸合成氨裝置發(fā)展中，上海一些機廠分別研發(fā)了工藝空氣壓縮機、合成氣壓縮機、氨冷凍壓縮機、配套驅(qū)動汽輪機等。同時我國最大離心壓縮機制造廠、工業(yè)汽輪制造廠也引進了高科學(xué)技術(shù)與系統(tǒng)，在一定程度上將離心壓縮機制造推向了新的發(fā)展階段。另一方面，我國研究單位也推進了研究進度，在三元流理論與氣體實驗上研究效果顯著。三元流動葉輪計算形式與流程、氣體模擬方法等已經(jīng)走線國際化趨勢。

第二，70--80年代末，離心壓縮機不管是在科學(xué)技術(shù)還是在工藝技術(shù)、質(zhì)量上都得到了提升。自1987年四川化工產(chǎn)建設(shè)20萬噸合成氨國產(chǎn)化項目過程中，我國一些制造廠接下了壓縮機制造項目?，F(xiàn)階段，國內(nèi)已有約30家石油化工廠使用該種壓縮機。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計：我國制造的離心壓縮機約30臺。

第三，乙烯工業(yè)壓縮機包含：裂解氣壓縮機、乙烯、丙烯壓縮機。70年代中，化工系統(tǒng)首次研究了4萬噸乙烯壓縮機。隨后，研制出了12萬噸乙烯三機，為大慶石化提供48萬噸乙烯裂解氣壓縮機與丙烯壓縮機?，F(xiàn)階段，我國某廠有6臺45萬--60萬噸乙烯三機應(yīng)用。

二、大型壓縮機發(fā)展方向

第一，大型離心壓縮機具有密集型、高技術(shù)水平等特點，需要有專業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)。受化工與石油化工系統(tǒng)區(qū)域大型化發(fā)展影響，用戶對壓縮機的穩(wěn)定性、技術(shù)水平、消耗等提出了較高要求。

第二，二氧化碳壓縮機上，傳統(tǒng)生產(chǎn)中時常出現(xiàn)性能與工藝技術(shù)沖突事件。現(xiàn)如今，一些機廠已經(jīng)研制有屬于自己的二氧化碳閉式實驗臺，使得傳統(tǒng)問題被解決。所以，大型化工與石油化工壓縮機優(yōu)化完善主要在其性能方面?，F(xiàn)階段，我國一直投入于該方面研究上。例如：壓縮機氣動性能設(shè)計，可以適應(yīng)在多種氣壓環(huán)境中；在臨界范圍中能夠適應(yīng)多種氣體，提升了計算精度。另一方面，在轉(zhuǎn)子性能上，現(xiàn)已研發(fā)出了超二階、三階高柔性轉(zhuǎn)子?；蚴窃谳S承、密封、系統(tǒng)調(diào)試等方面，已成功應(yīng)用。所以，怎樣與國際上壓縮機設(shè)計水平相等，成為現(xiàn)階段主要問題。

三、離心壓縮機組設(shè)計方案

（一）CAD開發(fā)設(shè)計

通過三維設(shè)計能夠簡化設(shè)計機組程序，并且使機組設(shè)計更具有美感性，同時能夠自主檢查，防止出現(xiàn)設(shè)計問題。具有自動結(jié)構(gòu)研究，提升設(shè)計精度與效率的特點。CAD開發(fā)包含：構(gòu)建單位實體設(shè)計模型、設(shè)備圖庫、數(shù)據(jù)庫等。

（二）軸承系統(tǒng)動力特點設(shè)計專家系統(tǒng)設(shè)計

在開發(fā)設(shè)計時，在轉(zhuǎn)子--軸承系統(tǒng)特點與設(shè)計要求不符，或是機組振動較大、穩(wěn)定性較差狀態(tài)下，需要通過改變原機組結(jié)構(gòu)數(shù)字、物性數(shù)值。不過能夠影響轉(zhuǎn)子--軸承系統(tǒng)動力特點的數(shù)值包含多個，改變哪組結(jié)構(gòu)數(shù)值更具有效性，能夠提升穩(wěn)定，成為專家系統(tǒng)軟件目的。其研究包含：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、軸承數(shù)字對系統(tǒng)動力特點影響、智能型專家設(shè)計軟件包。

（三）智能型計算機控制研究

現(xiàn)階段，國家上應(yīng)用計算機控制容錯控制系統(tǒng)、性能調(diào)試、穩(wěn)定性保護等系統(tǒng)，離心壓縮機控制變得更為多樣化系統(tǒng)控制。其研究包含：離心壓縮機專用的、具有性能調(diào)試、安全保護的數(shù)字化計算機控制形式。

四、離心壓縮機應(yīng)用

第一，離心壓縮機為葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機。其高速旋轉(zhuǎn)的葉輪能夠給氣體離心力影響，并在擴壓通道中進行擴壓影響，進而提升氣體壓力。較早以前，因為這樣的壓縮機只能夠適用在中低壓力、大流量中，進而沒有得到廣泛關(guān)注。不過隨著化學(xué)工業(yè)的進步，一些大型化工廠興起，離心式壓縮機應(yīng)用在化工輸送中，效果顯著進而成為核心設(shè)備，引起了人們廣泛關(guān)注，其重要性也隨之提高。伴隨著氣體動力學(xué)的深入研究，進一步提升了離心式壓縮機效率，同時因高壓密封，小流量窄葉輪加工，多有鍥軸承技術(shù)的成功，使離心壓縮機高壓力問題得到解決，進而取締了傳統(tǒng)壓縮機。工業(yè)使用的高壓離心壓縮機壓力為150×105Pa，油田注氣使用的離心壓縮機壓力在700×105Pa。高爐鼓風(fēng)應(yīng)用的鼓風(fēng)機流量在7000m3/min，功率在52900KW，轉(zhuǎn)速在10000r/min之上。

第二，一些化工原料，例如：丙烯、乙烯、丁二烯等能夠制成塑料、纖維、橡膠等。在其技術(shù)材料的石油化工廠內(nèi)，離心式壓縮機具有重要作用，占有主要地位。離心式壓縮機被廣泛使用，究其原因包含：首先，氣量大，結(jié)構(gòu)單一、體積輕巧、無需較大空間。其次，操作穩(wěn)定性強，運行平衡，效率高，成本低。最后，在化工程序內(nèi)容，離心式壓縮機能夠?qū)崿F(xiàn)無油壓縮過程。離心式壓縮機是一種能夠回轉(zhuǎn)的機械，能夠應(yīng)用在工業(yè)汽輪機中。

結(jié)語

綜合分析，上世紀(jì)50年代研發(fā)出現(xiàn)的離心式壓縮機，至70年代初將石油化工廠、大型化肥廠為中心，提升了壓縮機性能，效果顯著。另一方面，通過技術(shù)引進實行接受、吸收、創(chuàng)造等。

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