余隙无级调节气量节能技术在连续重整装置再生气压缩机上的应用

张付轩，乔强，于胜乾，徐海民^*

( 山东东明石化集团有限公司，山东 东明  274500)

摘要：某石化公司连续重整装置的再生气压缩机C-301B存在无用功耗较高的问题，节能空间较大，应用余隙无级调节气量节能技术对该压缩机进行了配套软硬件的改造，取得了良好节能效果和经济效益。通过这一应用实践，得出该节能技术具有以下优点：压缩机本体改造简单；撬装式模块化的结构，使得安装施工周期缩短；控制参数设置和操控简便；产品易损件少，大大降低了维修维护费用；产品自身能耗和运行费用低，系统节能效果好，可保障业主的最大节能收益；价格适中，投资回收期大幅缩短；调节范围适宜、输出气量稳定、运行安全可靠。适用于广泛推广应用。

关键词：余隙，无级调节气量，节能技术，再生气压缩机，连续重整装置

The energy-saving technology application of the clearance Stepless Regulating on the resurgent gas compressor in continuous reforming unit

Zhang Fuxuan, Qiao Qiang ,Yu Shengqian ,Xu Haimin^*

( Shandong Dongming Petrochemical Group  Co.  Ltd.,  Dongming, 274500；2 Shandong Yiyang petrochemical energy-saving equipment Co., Ltd.,  Jinan,250101)

Abstract：There is a large quantity of useless power consumption and  a energy- saving requirement in the resurgent gas compressor C-301B used in the continuous reforming unit of a petrochemical company.The stepless regulating clearance  technology were applied to the hardware and software reforming of  C-301B , and good energy-saving effect and economic benefit were achieved.Through the practice, we found that the energy saving technology has the following advantages: simple reforming in compressor body, skid-mounted modular structure, short installation period, simple control parameters , less vulnerable parts, low self energy consumption , considerable energy-saving benefit , shorter investment payback period; suitable adjustment range, stable gas output, and  reliable performance. So the technology is deserable to be widespread applied.

 Key words: Clearance system; Stepless regulating; Energy - saving technology; Resurgent gas compressors; Continuous reforming unit

连续重整装置是炼油化工生产过程中的重要装置，催化剂再生单元是连续重整装置中不可或缺的工艺单元，而再生气循环压缩机C301A/B是催化剂再生单元的核心设备，其作用为再生器催化剂烧焦气体提供循环回路，同时也是高耗能设备,其耗电量约占连续重整装置耗电量的20％左右。

某公司连续重整装置的再生气压缩机C-301B改造前满负荷状态时的排气量为39307 Nm³/h，该压缩机的实际工艺输气量只有31563Nm³/h，其中7744Nm³/h被压缩气体通过旁路调节回流到压缩机的入口；此工艺状况下，C-301B压缩机的轴功率为714kW；如果该机按年运行8400小时、电费价格以0.61元/kW·h计，那么，该机每年耗电量达599.76万 kW·h，其电费支出达365.85万元^[1]。

上述工艺循环量7744Nm³/h被压缩气体在通过旁路调节回流到压缩机的入口前，还需要大量的循环冷却水将气体冷却降温降压至压缩机入口条件后，才可以再次进入到压缩机气缸中参与新的“工作”，显然，这不但让压缩机做了无用功,而且还消耗了大量的循环冷却水，这是很大的能源浪费。

为解决压缩机多余气体回流造成的能源浪费问题，公司组织人员收集整理了国内近几年既能调节压缩机排气量又能实现节能的一些技术文献，发现目前往复活塞压缩机应用的相关技术仍以部分行程压开吸气阀调节和余隙无级调节气量为主，且余隙无级调节气量节能技术越来越被广大企业所认可并采用，这主要是因为余隙无级调节气量节能技术产品具有如下优势：压缩机本体改造简单——仅对压缩机气缸盖进行改造；技术产品为撬装式模块化结构——安装施工便捷、施工周期短；控制参数设置简单、操控简便——DCS室内远程赋值排气量百分比信号，该技术就会自动跟踪调节、直至满足排气量负荷需要；产品易损件少——大大降低了维修维护费用；产品自身能耗低——C-301B余隙无级调节系统电机仅1.1kW、且是间歇式运行，每天运行时间总计约10小时、运行费用低；系统节能效果好——由于进出余隙补助腔的气体几乎无气体阻力损失，加上较小的动力电机和其间歇式运行的特点，余隙无级调节气量节能技术的节能效果更好、可保障业主的最大节能收益；价格适中，又是其一大优势——直接导致投资回收期大幅缩短；该技术产品气量调节范围适宜——能完全满足C301B的排气量调节需求；而技术产品输出气量稳定、运行安全可靠才是该技术最大的亮点^[2-8]。基于大量技术文献的分析和对2016年在加氢一车间新氢压缩机K2101B上进行的余隙无级调节气量节能技术改造的经验总结^[9]，公司决定继续采用山东易阳石化节能装备有限公司的往复活塞压缩机余隙无级调节气量节能技术，再对连续重整装置催化剂再生单元再生气压缩机C-301B进行气量无级调节的节能改造。

1 技术应用

某公司再生气压缩机共有两台，日常生产时开1备1，本次仅对C-301B进行余隙无级调节气量节能技术改造，改造用余隙无级调节系统规格型号为YY-EEA-ACCV1.2（以下简称“ACCV1.2”），它是专用于一级两列往复活塞压缩机余隙无级调节气量节能技术改造的专利设备。该系统安装施工始于2021年6月8日，6月12日施工完毕，仅用时5天。系统于6月28日一次投用成功，至今已稳定运行了九个多月。^[10]

ACCV1.2系统硬件主要有两大部分组成：两台执行机构，分别安装在压缩机的原气缸盖处，如图1；一台综合控制柜，安装在压缩机现场仪表旁边，如图2。

系统控制软件集成于控制柜的上方防爆控制箱内，控制参数通过485通讯设备直接上传到DCS控制室内主控电脑上，如图3、图4所示。

图1  C-301B余隙无级调节系统执行机构（蓝色）安装位置 

图2  C-301B余隙无级调节系统控制柜现场安装位置

图3  C-301B余隙无级调节技术改造前DCS控制画面

图4  C-301B余隙无级调节技术改造后DCS控制画面

执行机构与控制柜之间的控制油管线和执行机构与泄漏监测系统之间的泄漏监测管线均为不锈钢材质，管线间均采用双卡套接头进行连接。这种工艺设计，既能保证设备间连接的可靠性，又能保证压缩机现场布局美观、协调，还可以减小不锈钢管线的振动。

ACCV1.2系统设计有三种操控模式，分别为：远程DCS全自动模式、就地半自动模式和手动模式；正常生产时期采用远程DCS全自动模式，余隙无级调节系统远程信号故障时可以采用就地半自动模式，检维修后的现场调试时采用手动模式非常方便。这种设计方式，是专利技术厂家综合考虑到余隙无级调节系统从撬装调试到投用的各个阶段均能最便利操控为前提的。

C-301B压缩机的ACCV1.2系统是基于改造前运行工艺参数（见表1）而定制设计制造的，它可以实现压缩机排气量在70%～90%之间无级调节。即，将气量在90%～100%之间以固定补助余隙容积的形式设计，因此，再生气压缩机C-301B在进行本次余隙无级调节气量节能技术改造后，其外输气量范围为27515Nm³/h～35376Nm³/h（参见表2）。

表1  C-301B节能改造前主要工艺参数^[1]

表2  C-301B余隙无级调节不同负荷下的节能计算^[1]

2 节能效益

ACCV1.2系统九个多月的稳定运行，说明该系统设计科学合理，制造质量符合技术协议要求。2021年6月28日投用ACCV1.2系统后，C-301B负荷降至70%，再生气压缩机出口跨线调节阀AV30602由原来的65%左右开度，关至零，再生气压缩机运行平稳、无杂音；C-301B电机电流由原来的57A左右降到了41A左右，每小时可节约电流16A左右，节能效果明显^[10]，见表3。

表3 C-301B余隙无级调节气量节能系统标定结果^[10]

C-301B压缩机运行在70%负荷时的节电量计算：

节约功率计算：P=UI≈1.732×10000×16×0.85=235.56（kW）

每天节约电量：235.56×24=5653.44（kW·h）

每天节约电费：5653.44×0.61=3448.60（元）

年运行8400小时，节约电量：235.56×8400=197.87（万kW·h）

年运行8400小时，节约电费：197.87×0.61=120.7（万元）

以上计算结果与表2对比看，实际节能效果好于理论计算结果。

长时间工作过程中，出于对压缩机出口流量操作需要调整余量的考虑，车间将跨线调节阀AV30602开度调整为20%左右，此时再生气压缩机负荷在75%，这主要是基于确保压缩机入口流量、压差稳定。

3 技术效果

该技术在再生气压缩机C-301B上九个多月的运行效果来看，达到了技术协议要求的各项技术指标，特别是：

⑴.气量无级调节范围设计较好，能满足装置气量需求；

⑵.理论节能计算数据比较准确，略低于实际节能效果，节能效益突出；

⑶.系统远程操控简单，控制精度（3‰）较高；

⑷.通过对技改前后气缸振动进行检测对比，技改后振动下降不少，提高了设备运行性能；

⑸.余隙无级调节系统运行平稳、无杂音；

⑹.系统结构设计合理、布局美观，安装施工简单、速度快；

⑺.系统控制参数设置灵活、远程操控极其方便；

⑻.系统电机较小、间歇式运行，系统自身能耗低，有利于用户节能收益；

⑼.品牌配件，制造质量好，易损件少，运行和维护费用低。

4 结论

余隙无级调节系统在再生气压缩机C301B上的改造是成功的，可实现压缩机流量在70%～90%间无级可调，且可长期稳定运行；可实现压缩机的平稳启动、加减负荷、切机和停机；连续重整装置再生气压缩机现有负荷下节能效果显著，预计年可节电120.7万元，远超技术改造的预期目标；余隙无级调节系统的投用降低了气缸的振动，提高了设备的运行性能。

作者简介： 张付轩（1982-）,男,汉族,山东东明人,工程师,长期从事石油炼制相关工作。E-mail: zfx8001@163.com

通讯作者： 徐海民（1976-）,男,汉族,山东东明人,工程师,长期从事石油炼制与设备管理相关工作。E-mail: 18705306910@163.com

参考文献：

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[3]顾兴坤,刘燕^*,顾晓伟.往复活塞压缩机余隙无级调节气量节能技术的研发与应用[J].中国设备工程,2019,416(3,上):148-150.

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[5]徐文广,顾兴坤,王宗明.往复活塞压缩机压开进气阀调节与余隙无级调节气量技术对比(一)[J].石油化工设备,2021,50(6):53-58.

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[8]顾兴坤,曲延鹏,刘燕.往复活塞式压缩机余隙无级调节气量节能技术的应用进展[J].压缩机技术,2022,291(01):54-59.

[9]李书璞,顾兴坤,岳建华,等.往复活塞压缩机余隙调节技术应用[J].石油化工设备,2016,45(5):60-65.

[10]山东润泽化工有限公司.技术改造项目初步验证表[R].2021-10-15.