N2空气压缩机系统

空气压缩机系统2009-7-16氮气系统概述氮气系统主要是将空气压缩、干燥，经过膜式造氮机分离得到氮气，供给各用户。氮气主要起到安全补压作用或作为罐体覆盖气。从造氮机出来的氮气，经过一氮气浓度检测仪检测，当氮气含量≥97%，一部分氮气供三级压缩机压缩，存储在高压氮气储罐内，最后通过两个并联的自立式减压阀把压力降到650kpa供高低压分离器作压力补充用；另一部分有一路供给火炬吹扫，有两路分别作为生产水脱气罐FPSO-1/2V-3001和淡水膨胀罐FPSO-v-6001的覆盖气。氮气系统组成

氮气系统由两台空气压缩机、湿气储罐、压缩空气干燥器、氮气发生器、氮气压缩机、高压氮气储罐以及管线、阀门组成。氮气系统设备A空气压缩机：FPSO-X-3806A/B

操作能力：458sm3/h操作压力和温度：800kPa/50℃设计能力：500sm3/h设计压力和温度：1200kPa/120℃B湿气储罐设计压力和温度：14BAR/66℃操作压力和温度：10.3BAR/48℃储罐容量：240GALLONS（908LITERS）

C前过滤器:

设计压力和温度：14BAR/46℃处理能力：572sm3/h前过滤器的作用是除去压缩空气中的大部分水,减轻空气干燥器的负荷,有利于增加干燥器的再生效果.当过滤器的压差显示器显示为红色（超过10PSI）时,就需要拆下清洗滤器或更换滤芯。D无热再生双塔式干燥器:

露点温度和设计压力:－40F/10.3BAR操作压力:9.6BAR/48℃入口流量:419m3/h出口流量：374m3/h

E后过滤器设计压力和温度：14BAR/46℃

处理能力：663m3/h

后过滤器的作用是防止干燥剂颗粒或者灰尘进入仪表风系统,堵塞供气线路,损坏仪表设备或造成仪表设备工作不正常.当过滤器的压差显示器显示为红色时（超过10PSI）,就需要拆下清洗滤器或更换滤芯。F氮气发生器（FPSO-NG-3801)该造氮机为薄膜型造氮机，它运用反渗透原理来分离氮气和氧气，得到氮气。技术参数如下：操作能力：131sm3/h操作压力和温度：650kpa/45℃设计能力：144sm3/h设计压力和温度：1200kpa/45℃

G氮气压缩机（FPSO-X-3807)

该压缩机为活塞式压缩机，技术参数如下：操作能力：60sm3/h操作压力和温度：18600kpa/50℃设计能力：60sm3/h设计压力和温度：18600kpa/ATMH氮气储罐（FPSO-V-3801)

氮气储罐技术参数如下：操作能力：5m3操作压力和温度：18600kpa/ATM设计压力和温度：20690kpa/93℃

氮气空气压缩机工作原理

氮气空气压缩机停机状态：

空压机加/卸载阀的加载活塞在弹簧力反作用下处于关闭状态，同时空气进口阀也处于关闭状态，压缩机压缩空气出口单向截止阀在弹簧力作用下关闭，UV断油阀，最小压力阀状态与以上所述相同。

初始启动状态：

电机带动空压机双转子转动，由于双螺杆泵有自吸能力，外部空气通过空气滤器经管1被吸入，空气经压缩后达到一定压力，克服出口单向截止阀弹簧作用力，分两路：1.经空气管路进入油气分离筒,并通过控制气管路2经卸载阀进入空压机或排放。2.进入油止阀，克服弹簧力后，打开断油阀使得过滤并冷却后的滑油可通过油路管线与断油阀后，进入转子。

加载状态：

加载电磁阀Y1在当湿气储罐压力变送器PT-7306所测储罐压力低于设定值压力

时得电动作，关闭加/泄载阀活塞与大气的通路，控制气路2中的压缩空气一路进入加载活塞顶部压缩弹簧，打开进气阀，另一路在弹簧力与压缩气的共同作用下，关闭卸载阀，进气阀打开后，随着空压机的运转，压缩机出口油气混合物高速切向进入分离筒，在离心力作用下，85％的油经过油分离组件后被分离出来，顺着分离筒内缸壁流入分离筒底部，随着分离筒内的压力的升高，达到并克服最小压力阀弹簧力，大约4BAR，顶开最小压力阀，经过风冷却后，冷却的压缩空气经过疏水阀后，进入湿气储罐。

空压机油路状态：

油气分离筒滤器底部存有部分滑油，这部分滑油主要用于在螺杆泵启动时，润滑螺杆转子。1.空压机初始启动时，油槽底部滑油油温较低，在分离筒内压力作用下，经过油滤器并通过断油阀，喷入转子，起到一个润滑，冷却，密封的作用。2.油气分离筒底部油槽中的滑油在空压机加载状态下，如果油温过高，油温冷却器旁通膨胀使得滑油必须经过滑油冷却器（风冷），风冷后，经过降温的滑油通过油止阀进入压缩机转子，进行润滑，冷却，密封。

空压机卸载状态：

当湿气储罐罐体压力变送器PT-7306所测储罐压力高于卸载压力设定值时，加载电磁阀Y1失电动作，打开加/卸载阀与大气的通路，泄放掉作用于加/卸载活塞上的压缩空气，在弹簧力的反作用下，加/卸载活塞复位，控制气路2中的压缩空气克服弹簧力作用，经管1进入空压机或在空压机停机状态下，经空气滤器泄放。

氮气空气压缩机的起停控制：

氮气空压机主控制面板上有一个选择开关，通过该选择开关我们可以任意选择一台空压机作为主机，同时另一台则作为备机。选择好主机后，若湿气储罐罐体压力变送器PT-7306所测压力低于设定值10BAR时，主机率先启动并进行加载，若压力仍然下降，当低于备机启动压力设定值9BAR时，备机启动进行加载。当主机和备机加载至卸载压力设定值12BAR时，备机卸载，而后主机卸载，两机同时处于初始启动状态，如果20分钟后，压力稳定，备用空压机没有再次启动的条件，备用空压机会停止运转，而主空压机则会仍然处于初始启动状态。如压力再次低于设定值时，主机会再次进行加载。

无热再生式干燥器的工作原理及干燥材料：

吸附是因为吸附质与吸附剂分子间相互作用而发生吸附质分子相际转移的一种现象。当待干燥的空气与吸附剂充分接触时，空气中的水分子扩散到吸附剂上而被吸附，与此同时，被吸附的水分子因本身的热运动与外界气态分子碰撞，有一部分离开吸附剂表面返回气相，即发生脱附。任何一种吸附对于同一被吸附气体来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大。反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小。气体的吸附分离方法，通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。如果温度不变，在加压的情况下吸附，用减压（抽真空）或常压解吸的方法，称为变压吸附。变压吸附是通过改变压力来吸附和解吸的。变压吸附操作由于吸附剂的热导率较小，吸附热和解吸热所引起的吸附剂床层温度变化不大，故可将其看成等温过程。

因此，变压吸附即称等温吸附，又称无热再生吸附。吸附式干燥器一般采用双塔式，一塔进行吸附，另一塔进行解吸，A，B两个干燥塔按照所设定的程序切换交替工作和再生。依再生方式不同可分为无热再生式干燥器，有热再生式干燥器和微热式再生干燥器。工作程序共分为工作、再生、充压、均压、待再生5个过程。工作程序为时间控制，3分钟干燥,3分钟再生，6分钟为一个工作周期。干燥器所用吸附材料为DE-4活性氧化铝瓷球，是具有很多毛细管道的白色球粒，在一定条件下干燥深度可达－70℃以下的露点，饱和可在175℃－400℃加热除水而复活，能多次使用。活性氧化铝是由铝的水合物加热脱水制成，它的性质取决于最初氢氧化物的结构状态，一般都不是纯粹的Al2O3,而是部分水合无定形的多孔结构物质，其中不仅有无定形的凝胶，还有氢氧化物的晶体。由于它的毛细孔通道表面具有较高的活性，故又称活性氧化铝。它对水有较强的亲和力，是一种对微量水深度干燥用的吸附剂。

干燥器干燥过程的控制：工作过程：电磁阀B带电，入口阀V1阀缸中的压缩空气被放空，同时在湿气进口压力作用下入口阀V1打开，进入干燥器左侧腔室进行干燥，干燥后的压缩空气经单向阀V7进入下一个处理流程。这个过程要持续3分钟。干燥塔工作时,压力升高,空气中的水蒸气分压亦相应提高,当通过干燥剂(活性氧化铝)床层时,被干燥剂吸附,使干燥剂表面水蒸气分压逐渐提高,达到平衡,这就是吸附工作过程,使压缩空气得到干燥。

再生过程：在干燥器左侧腔室进行工作时，出口干燥后的压缩空气通过一截流孔将压缩空气压力降低至常压状态，通过V6单向阀由下至上对干燥器右侧腔室干燥剂进行反吹，电磁阀D带电动作，排放阀V4阀缸中的压缩空气被泄放，排放阀在再生废气的作用下打开，经再生气排放组件和消音器后泄放。

干燥塔再生时,当塔内空气压力突然降低,水蒸气的分压也同样降低,吸附在干燥剂的水蒸气亦转移到空气中,再生过程就是通过限流孔板,控制小部分的干燥气流(占处理量的15％)膨胀到大气压,从上而下对干燥剂进行反吹,水蒸气随反吹气流从消音器排到机外，使干燥剂脱附。这个过程也要持续3分钟。

充压过程：干燥器右侧腔室在执行完3分钟的再生过程后，电磁阀D失电动作，排放阀V4在10.3BAR的压缩空气作用下关闭，再次充压阀V9由于电磁阀D的失电，在弹簧力的作用下复位打开，这时，干燥器出口干燥的压缩空气通过充压阀V9再经单向阀V6进入干燥器右侧腔室，由于排放阀V4已关闭，随着干燥压缩空气的不断进入，右侧腔室的压力也逐渐升高，依据前面所述变压吸附原理，一定温度下，水的吸附量随压力的升高而增加。

三、影响干燥器运行的因素

吸附式干燥器的设计一般是依据以下相关条件与选择性参数进行计算，最终确定吸附剂装填量和结构的：现场条件--环境温度，空压机类型，系统配置进口工况--压力，温度，流量出口式況--露点，压力损失，有效供气量运行条件--露点控制方式，供需平衡选择参数--吸附剂种类，动态吸附量，工作周期，安全(富裕)系数，空

塔流速，接触时间，再生气加流比，加热器功率，时间程序等。以下将从几个方面分析对干燥器正常运行影响颇大而又易被忽视的因素：

1.微量油累积

与无油活塞机含油量相当的喷油螺杆空压机，其含油量依油气分离器效率与排气温度的高低，一般可认为在5~15mg/m3，取两者中值即10mg/m3。以10m3/min排气量空压机为例，运行一年，微量油累积量为：10mg×10m3/min×60min×24h×300d=43.2Kg/年

2.进气温度

进入干燥器的压缩空气为饱和或过饱和湿空气(含有一定量的游离水)。表1所示为不同温度与压力下压缩空气的饱和含水量。从表中可以看出：同等压力条件下，温度每提高5℃，饱和含水量增加30%左右，也即进入干燥器的水份负荷增加30%左右；此外，吸附剂的吸附能力随温度的升高而降低(见图1)，故随进口气体温度的升高，干燥器的干燥效率下降。由实验结果分析，进气温度每提高5℃，成品气出口露点将升高8~10℃；

如果压缩机后冷却器之后不设分离过滤装置或分离过滤效率低下，致使液态水进入干燥器，则会进一步恶化干燥效率。表1压缩空气的饱和含湿量(g/Kg)

3.工作压力

从表1还可以看出，压缩空气饱和含水量(进入干燥器的负荷)与压力成反比，即工作压力愈低，干燥器负荷愈高；且经节流小孔引出的再生气量与压力成正比，工作压力的下降会导致再生气量的减小从而使干燥器再生效率降低，进而使吸附能力下降；此外，压力降低使塔内容积流速提高，还会导致动态吸附容量的下降，三项叠加效应的结果必然引起产品气出口露点上升。尤其是依变压吸附原理工作的无热再生式干燥器对压力下降十分敏感。故一般都对工作压力的下限提出要求，多以不低于规定工况工作压力的1/2为下限。

空压机故障状况及分析：

故障描述：空压机A机自动关停并切换到B机使用，面板上出现injectionoilpressurelow报警，重新启动A机故障仍然出现。故障分析：可能是加载电磁阀故障。故障解决：1.检查加/卸载电磁阀，但电磁阀偶尔未发生动作。2.拆开电磁阀接线盒，发现针脚于电路板间的焊接点全部松动。3.使用电烙铁重新焊接虚焊点，恢复正常。4.打开卸载阀，发现里面有水，清洁并润滑。注意事项：电磁阀接线端子焊接处由于所处环境振动大容易出现脱焊现象引起电磁阀工作异常。

故障描述：系统发出卸载指令（即面板上出现UNLOAD），仪表气空压机B无法卸载，排出压力增至13BAR，控制电磁阀放气口持续排气。故障分析：1.由于卸载阀的密封活塞泄露导致空气进口阀无法关闭引起的。2.加/卸载电磁阀接线盒中，针脚与电路板之间的焊接点脱焊松动。故障解决：1.首先检查控制电磁阀，动作及密封性良好。2.拆卸卸载阀，取出活塞并更换一个新的活塞，问题解决。注意事项：1.注意活塞的安装方向。2.拆卸卡簧时，要使用专用工具，避免损坏及伤人。

氮气发生器设备组成

1.粗滤器F-10和细滤器F-12主要作用：分别利用1.0微米和0.01微米的滤器组件，用于去除残留于入口空气余下的浮质油。2.活性碳滤器F-16主要作用：用于吸收重碳氢蒸汽。3.入口阀ACV19-1由PLC控制，为造氮系统提供进气。4.过程加热器EH-14该加热器是电加热器，确保进气被加热及维持温度在25℃－45℃之间。5.固体滤器F-19用于去除入口空气中的残留