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摘?要 本文介绍了在天然气增压领域应用较多的几种压缩机的各自特点、发展现状，以及天然气增压压缩机选型过程中的几点要求。
关键词 天然气；压缩机；选型
中图分类号 TE964 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)061-0106-02
21世纪以来，随着居民生活水平提高，对清洁能源需求增加，我国天然气市场进入大规模发展阶段，天然气消费量以每年两位数的速度增长。据报道2011年我国生产天然气为1?011.15亿立方米，全国天然气消费量为1?313亿立方米。据中国石油总裁周吉平的预测，2020年我国天然气消费量将达到3?000亿立方米。
压缩机作为一种油气设备，广泛用于天然气集输、天然气储存、轻烃回收等方面。随着我国天然气的大发展，压缩机的需求也越来越旺盛，但压缩机种类、型号、厂家繁多，怎样才能选择到合适的压缩机呢？这就是本文所要回答的问题。
1 天然气压缩机特点
压缩机的种类很多，有容积型、速度型、热力型，但适用于轻烃回收装置和天然气输气管道增压等方面的主要有往复活塞式压缩机和离心式压缩机，螺杆式压缩机不多使用。如果能充分掌握各类压缩机的优缺点，那么将给压缩机选型工作带来极大的帮助，下面分别介绍这三种压缩机的特点。
1.1 往复活塞式压缩机
活塞式压缩机的主要工作原理是：依靠活塞在气缸内的往复运动来压缩气体，其工作过程有吸气、压缩、排气、膨胀四个过程组成。活塞式压缩机的基本结构大致包括主机部分、气缸部分和辅助部分。往复式压缩机具有压力范围广、热效率高、适应性强、排出压力稳定、流量调节范围较大、压比较高（单级压比最高可达4～5）等优点。活塞式压缩机的主要缺点是：外形尺寸和重量较大、需要较大的基础、气流有脉动性以及易损零件较多。活塞式压缩机的发展趋势主要是高压、高速、大容量、提高效率和延长使用期限。
在选择活塞式压缩机给天然气增压时应遵循技术先进、运行可靠、易于维护、负荷调节灵活以及能耗低的原则。国外生产管输用往复活塞式压缩机代表公司有库珀、艾瑞儿、德来赛兰等，国内生产管输用往复活塞式压缩机代表公司有成都压缩机厂、江汉三机厂、四川金星等。
1.2 离心式压缩机
离心式压缩机的工作原理是：具有叶片的工作轮在压缩机的轴上旋转，进入工作轮的气体被叶片带着旋转，增加了动能（速度）和静压头（压力），然后出工作轮进入扩压器内，在扩压器中气体的速度转变为压力，进一步提高压力，经过压缩的气体再经弯道和回流器进入下一级叶轮进一步压缩至所需的压力。离心式压缩机的优点有：处理量大，彻底解决了流量不连续的问题；结构简单，体积小；排气稳定，气体不受润滑油污染；无周期性脉动，振动小；使用期限长、可靠、易损件少；可以直接与驱动机联运便于调节流量和节能，易实现自控等。其缺点为：能量的利用率较低，经常采用透平驱动；对气体的适应性差，通常是一机专用，单机单用；机器操作要求高，噪音大，工作环境较差。国外生产管输用离心式压缩机较著名的公司有：库珀贝斯麦公司、索拉公司、新比隆公司、德莱赛兰公司、三菱公司，国内生产管输用离心压缩机较著名的公司有陕鼓和沈鼓。
1.3 螺杆压缩机
螺杆压缩机的优点有：螺杆转子压缩气体的运动为旋转运动，转子转速可得到提高，因此当输气量相同时，螺杆式压缩机体积显得小，占地面积小，重量轻；结构简单，零件数仅为往复式压缩机的十分之一，易损件少，无吸排气阀；能在大的压力差的工况下工作，无膨胀过程，单级压力比大，排气温度低；能适应广阔的工况范围，有良好的输气量调节特性，输气量能无级调节；对制冷剂中含有大量的润滑油不敏感，不怕液击。螺杆压缩机的缺点有：润滑油的油气分离系统和冷却系统比较复杂、润滑油消耗量较多；出口和入口的噪声较大；转子加工精度及要求很高；机组一般设计较紧凑，维修不方便。国外的著名螺杆压缩机厂家有阿特拉斯、英格索兰、康普艾等，国内著名螺杆压缩机厂家有开山、富达等。
2 国内外天然气压缩机发展现状
国外压缩机技术的发展主要表现在功率和效率的不断提高。目前往复式压缩机的最大功率为10?000 kW，效率达68％～90％；离心式压缩机的最大功率为25?000 kW，效率达80％～84％，螺杆压缩机740 kW，效率达70％～82％。国内压缩机技术的发展主要表现在功率范围大，效率提高，密封性加强，其中成都压缩机厂正在研制的CFB6000系列压缩机为国内功率最大的往复活塞式压缩机。
开启式螺杆压缩机存在噪声大，制冷剂较易泄露，油路复杂等缺点，中小型螺杆机正向封闭式发展
3 天然气增压压缩机选型要求
3.1 压缩机的合理匹配
增压站的输气能力，应符合实际需要。加气能力的过分富裕或严重不足，在经济上都是不合算的。应合理地确定所配置压缩机的台数及每台压缩机的供气量。站内压缩机应为同一型号，以利于运行管理、维修和配件的供应。切忌混装不同型号，尤其是不同制造厂的压缩机。
活塞式压缩机可采用多台安装，一般为3～4台，以便万一某台机组检修时，不致严重影响装置的生产。离心式压缩机一般不考虑备用。螺杆式压缩机一般也不设备用，考虑到对机组可靠性的要求，有时也可考虑设备用机组。
选用一台大的离心式压缩机比用两台小的更经济，两台50%能力的小的离心式压缩机比一台100%能力的大离心式压缩机贵30~50%，而且两台压缩机并车操作也比较困难，因此在长输管道以外的装置设计上应采用一台大的而不采用两台小的。
3.2 压缩机能适应一定范围的吸气压力区间
同一型号压缩机能适应一定范围内不同的管网压力，能自如地应对可能出现（或经常出现）的本地管网压力变化。
3.3 冷却方式
压缩机多级压缩时，为了达到节省压缩功率的目的，应使各级进气温度回冷到最低值，压缩机在较低的温度下工作，能提高压缩机组的排气量和可靠性，因此，气体必须进行中间冷却。中间冷却器可以分为水冷和风冷两种方式。中间冷却器多采用风冷的方式，而且多采用轴流风机进行排风。中间冷却器水冷可以采用气体走管内水走管外和气体走管外水走管内两重方式，而气体走管内水走管外的直排水方式因浪费水资源，增大废水处理负荷而一般不采用。 3.4 润滑方式
选择有油润滑还是无油润滑压缩机，无油润滑压缩机对气体的油污染是最小的，合理的选择应该是采用无油润滑压缩机，但由于国内润滑材料的制约，要实现可靠性较高的无油润滑尚不成熟。从目前来讲，建议企业以可靠性为主选择有油和少油润滑压缩机。
在压缩机中润滑不仅可降低机器的摩擦和磨损，同时还可起到密封、冷却和降低运转噪声的作用，良好的润滑条件是压缩机长期可靠工作的重要保证。压缩机的润滑部位原则上可分为两类，一种是润滑油与压缩气体直接接触的内部零件。另一种是润滑油不与压缩气体接触的外部传动机构。若内部零件和外部零件的润滑均为相互分开的独立系统，可分别采用各自所要求的润滑介质或润滑油。内部零件润滑一般为油泵压力供油强制循环式润滑系统。外部零件的润滑则可采用强制润滑、飞溅润滑和油浴润滑三种方式。
3.5 气体性质的适应性要求
天然气是一种混合物，主要含量为轻烃，但由于地下储藏条件的复杂性，导致天然气的气体组成和性质会发生一定的变化，这就要求所选的压缩机对气体组分的变化能够适应。
3.6 压缩过程中的液化问题
天然气在压缩过程中可能会出现部分液化的现象，因此应特别注意凝液的及时分离和排除。对于往复活塞式压缩机，为了避免撞缸事故，压缩机的气缸余隙容积都应略大一些，凝液多的情况下出口阀应放在气缸下部，防止凝液积聚。对于喷油螺杆式压缩机，应根据气体组成规定最低的排气温度，以免有气体液化而稀释润滑油，一旦润滑油被稀释，必须重新恢复润滑油性质。选用离心式压缩机时，轴密封油中可能漏入气体而被稀释，为此系统中应有脱气分离器。
3.7 安全要求
天然气压缩机压缩介质是烃类气体的混合物，因此，安全问题比较突出。天然气所处压力，温度越高，则爆炸范围越大，特别是压力影响很显著。随着压力的增高，爆炸下限差不多保持不变，而上限却大大增加。在满足上述工艺要求的前提下，所选压缩机应满足防爆等安全要求。压缩机选型时还应注意能否允许介质有少量的泄漏，能否允许补润滑油污染等。
4 结束语
压缩机作为一种较为复杂的动设备，在现代工业中应用得也越来越多，尤其是随着我国天然气的发展，在天然气增压领域也用得越来越多。本文介绍了天然气增压领域应用较多的三种压缩机的特点、发展趋势以及天然气压缩机选型的几点基本要求，希望能给广大读者带来帮助。
参考文献
[1]活塞式压缩机设计编写小组,活塞式压缩机设计[J].机械工业出版社,1974.
作者简介
黄槐（1983—），男，助理工程师，2007年毕业于四川大学机械设计制造及自动化专业，主要从事油气田压缩机装配方面的工作。
肖莉（1987—），女，助理工程师，2010年毕业于西华大学材料成型及控制工程专业，主要从事油气田压缩机焊接方面的工作。
徐淑杰（1985—），男，助理工程师，2010年毕业于中国石油大学（华东）自动化专业，主要从事数控机床管理方面的工作。
关键词 天然气；压缩机；选型
中图分类号 TE964 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)061-0106-02
21世纪以来，随着居民生活水平提高，对清洁能源需求增加，我国天然气市场进入大规模发展阶段，天然气消费量以每年两位数的速度增长。据报道2011年我国生产天然气为1?011.15亿立方米，全国天然气消费量为1?313亿立方米。据中国石油总裁周吉平的预测，2020年我国天然气消费量将达到3?000亿立方米。
压缩机作为一种油气设备，广泛用于天然气集输、天然气储存、轻烃回收等方面。随着我国天然气的大发展，压缩机的需求也越来越旺盛，但压缩机种类、型号、厂家繁多，怎样才能选择到合适的压缩机呢？这就是本文所要回答的问题。
1 天然气压缩机特点
压缩机的种类很多，有容积型、速度型、热力型，但适用于轻烃回收装置和天然气输气管道增压等方面的主要有往复活塞式压缩机和离心式压缩机，螺杆式压缩机不多使用。如果能充分掌握各类压缩机的优缺点，那么将给压缩机选型工作带来极大的帮助，下面分别介绍这三种压缩机的特点。
1.1 往复活塞式压缩机
活塞式压缩机的主要工作原理是：依靠活塞在气缸内的往复运动来压缩气体，其工作过程有吸气、压缩、排气、膨胀四个过程组成。活塞式压缩机的基本结构大致包括主机部分、气缸部分和辅助部分。往复式压缩机具有压力范围广、热效率高、适应性强、排出压力稳定、流量调节范围较大、压比较高（单级压比最高可达4～5）等优点。活塞式压缩机的主要缺点是：外形尺寸和重量较大、需要较大的基础、气流有脉动性以及易损零件较多。活塞式压缩机的发展趋势主要是高压、高速、大容量、提高效率和延长使用期限。
在选择活塞式压缩机给天然气增压时应遵循技术先进、运行可靠、易于维护、负荷调节灵活以及能耗低的原则。国外生产管输用往复活塞式压缩机代表公司有库珀、艾瑞儿、德来赛兰等，国内生产管输用往复活塞式压缩机代表公司有成都压缩机厂、江汉三机厂、四川金星等。
1.2 离心式压缩机
离心式压缩机的工作原理是：具有叶片的工作轮在压缩机的轴上旋转，进入工作轮的气体被叶片带着旋转，增加了动能（速度）和静压头（压力），然后出工作轮进入扩压器内，在扩压器中气体的速度转变为压力，进一步提高压力，经过压缩的气体再经弯道和回流器进入下一级叶轮进一步压缩至所需的压力。离心式压缩机的优点有：处理量大，彻底解决了流量不连续的问题；结构简单，体积小；排气稳定，气体不受润滑油污染；无周期性脉动，振动小；使用期限长、可靠、易损件少；可以直接与驱动机联运便于调节流量和节能，易实现自控等。其缺点为：能量的利用率较低，经常采用透平驱动；对气体的适应性差，通常是一机专用，单机单用；机器操作要求高，噪音大，工作环境较差。国外生产管输用离心式压缩机较著名的公司有：库珀贝斯麦公司、索拉公司、新比隆公司、德莱赛兰公司、三菱公司，国内生产管输用离心压缩机较著名的公司有陕鼓和沈鼓。
1.3 螺杆压缩机
螺杆压缩机的优点有：螺杆转子压缩气体的运动为旋转运动，转子转速可得到提高，因此当输气量相同时，螺杆式压缩机体积显得小，占地面积小，重量轻；结构简单，零件数仅为往复式压缩机的十分之一，易损件少，无吸排气阀；能在大的压力差的工况下工作，无膨胀过程，单级压力比大，排气温度低；能适应广阔的工况范围，有良好的输气量调节特性，输气量能无级调节；对制冷剂中含有大量的润滑油不敏感，不怕液击。螺杆压缩机的缺点有：润滑油的油气分离系统和冷却系统比较复杂、润滑油消耗量较多；出口和入口的噪声较大；转子加工精度及要求很高；机组一般设计较紧凑，维修不方便。国外的著名螺杆压缩机厂家有阿特拉斯、英格索兰、康普艾等，国内著名螺杆压缩机厂家有开山、富达等。
2 国内外天然气压缩机发展现状
国外压缩机技术的发展主要表现在功率和效率的不断提高。目前往复式压缩机的最大功率为10?000 kW，效率达68％～90％；离心式压缩机的最大功率为25?000 kW，效率达80％～84％，螺杆压缩机740 kW，效率达70％～82％。国内压缩机技术的发展主要表现在功率范围大，效率提高，密封性加强，其中成都压缩机厂正在研制的CFB6000系列压缩机为国内功率最大的往复活塞式压缩机。
开启式螺杆压缩机存在噪声大，制冷剂较易泄露，油路复杂等缺点，中小型螺杆机正向封闭式发展
3 天然气增压压缩机选型要求
3.1 压缩机的合理匹配
增压站的输气能力，应符合实际需要。加气能力的过分富裕或严重不足，在经济上都是不合算的。应合理地确定所配置压缩机的台数及每台压缩机的供气量。站内压缩机应为同一型号，以利于运行管理、维修和配件的供应。切忌混装不同型号，尤其是不同制造厂的压缩机。
活塞式压缩机可采用多台安装，一般为3～4台，以便万一某台机组检修时，不致严重影响装置的生产。离心式压缩机一般不考虑备用。螺杆式压缩机一般也不设备用，考虑到对机组可靠性的要求，有时也可考虑设备用机组。
选用一台大的离心式压缩机比用两台小的更经济，两台50%能力的小的离心式压缩机比一台100%能力的大离心式压缩机贵30~50%，而且两台压缩机并车操作也比较困难，因此在长输管道以外的装置设计上应采用一台大的而不采用两台小的。
3.2 压缩机能适应一定范围的吸气压力区间
同一型号压缩机能适应一定范围内不同的管网压力，能自如地应对可能出现（或经常出现）的本地管网压力变化。
3.3 冷却方式
压缩机多级压缩时，为了达到节省压缩功率的目的，应使各级进气温度回冷到最低值，压缩机在较低的温度下工作，能提高压缩机组的排气量和可靠性，因此，气体必须进行中间冷却。中间冷却器可以分为水冷和风冷两种方式。中间冷却器多采用风冷的方式，而且多采用轴流风机进行排风。中间冷却器水冷可以采用气体走管内水走管外和气体走管外水走管内两重方式，而气体走管内水走管外的直排水方式因浪费水资源，增大废水处理负荷而一般不采用。 3.4 润滑方式
选择有油润滑还是无油润滑压缩机，无油润滑压缩机对气体的油污染是最小的，合理的选择应该是采用无油润滑压缩机，但由于国内润滑材料的制约，要实现可靠性较高的无油润滑尚不成熟。从目前来讲，建议企业以可靠性为主选择有油和少油润滑压缩机。
在压缩机中润滑不仅可降低机器的摩擦和磨损，同时还可起到密封、冷却和降低运转噪声的作用，良好的润滑条件是压缩机长期可靠工作的重要保证。压缩机的润滑部位原则上可分为两类，一种是润滑油与压缩气体直接接触的内部零件。另一种是润滑油不与压缩气体接触的外部传动机构。若内部零件和外部零件的润滑均为相互分开的独立系统，可分别采用各自所要求的润滑介质或润滑油。内部零件润滑一般为油泵压力供油强制循环式润滑系统。外部零件的润滑则可采用强制润滑、飞溅润滑和油浴润滑三种方式。
3.5 气体性质的适应性要求
天然气是一种混合物，主要含量为轻烃，但由于地下储藏条件的复杂性，导致天然气的气体组成和性质会发生一定的变化，这就要求所选的压缩机对气体组分的变化能够适应。
3.6 压缩过程中的液化问题
天然气在压缩过程中可能会出现部分液化的现象，因此应特别注意凝液的及时分离和排除。对于往复活塞式压缩机，为了避免撞缸事故，压缩机的气缸余隙容积都应略大一些，凝液多的情况下出口阀应放在气缸下部，防止凝液积聚。对于喷油螺杆式压缩机，应根据气体组成规定最低的排气温度，以免有气体液化而稀释润滑油，一旦润滑油被稀释，必须重新恢复润滑油性质。选用离心式压缩机时，轴密封油中可能漏入气体而被稀释，为此系统中应有脱气分离器。
3.7 安全要求
天然气压缩机压缩介质是烃类气体的混合物，因此，安全问题比较突出。天然气所处压力，温度越高，则爆炸范围越大，特别是压力影响很显著。随着压力的增高，爆炸下限差不多保持不变，而上限却大大增加。在满足上述工艺要求的前提下，所选压缩机应满足防爆等安全要求。压缩机选型时还应注意能否允许介质有少量的泄漏，能否允许补润滑油污染等。
4 结束语
压缩机作为一种较为复杂的动设备，在现代工业中应用得也越来越多，尤其是随着我国天然气的发展，在天然气增压领域也用得越来越多。本文介绍了天然气增压领域应用较多的三种压缩机的特点、发展趋势以及天然气压缩机选型的几点基本要求，希望能给广大读者带来帮助。
参考文献
[1]活塞式压缩机设计编写小组,活塞式压缩机设计[J].机械工业出版社,1974.
作者简介
黄槐（1983—），男，助理工程师，2007年毕业于四川大学机械设计制造及自动化专业，主要从事油气田压缩机装配方面的工作。
肖莉（1987—），女，助理工程师，2010年毕业于西华大学材料成型及控制工程专业，主要从事油气田压缩机焊接方面的工作。
徐淑杰（1985—），男，助理工程师，2010年毕业于中国石油大学（华东）自动化专业，主要从事数控机床管理方面的工作。