壓縮機的設(shè)計流量（額定排氣量）往往與系統(tǒng)運行需求的流量不匹配。一方面，壓縮機一般是按照裝置的工藝條件和額定的流量進行設(shè)計，在選型時主要考慮峰值流量的滿足，這使得壓縮機運行時的流量經(jīng)常處于富余狀態(tài)，有效負荷率通常只有設(shè)計流量的60%-85%；另一方面，工藝流程參數(shù)、流程的原料性質(zhì)及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等經(jīng)常發(fā)生變化，對壓縮機流量的需求也要相應(yīng)改變。因此，必須提供合適的流量調(diào)控手段，以實現(xiàn)與系統(tǒng)流量需求變化的匹配運行，達到節(jié)能減排的效果。

在吸排氣壓力不變的條件下，往復(fù)壓縮機的功率與流量一般呈正比關(guān)系，因此實現(xiàn)高效的流量調(diào)節(jié)是流程工業(yè)中壓縮機實現(xiàn)大規(guī)模節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)和有效途徑之一。

往復(fù)壓縮機的流量調(diào)節(jié)方法多樣，對此，本文介紹幾種常用的調(diào)節(jié)方法。

一．排氣旁通調(diào)節(jié)

目前，排氣旁通調(diào)節(jié)方法是最常用的往復(fù)壓縮機流量調(diào)節(jié)方法。通過安裝在排氣管路上的旁通管道將多余的氣體回流到吸氣管路，以實現(xiàn)壓縮機的供氣量與系統(tǒng)需求氣量的平衡。雖然這種調(diào)節(jié)方法簡單穩(wěn)定，但壓縮機始終處于滿負荷工作狀態(tài)，系統(tǒng)效率低，特別是對于大型石化企業(yè)的大功率往復(fù)壓縮機，能源浪費巨大。

排氣旁通調(diào)節(jié)方法是最簡單的流量無級調(diào)節(jié)方法之一，其原理是將進氣管和排氣管用旁通管路加以連通，并在旁通管路上設(shè)置旁通閥門，通過閥門的開度來達到對排氣量的調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方法只需對壓縮機管路進行簡單改造即可實現(xiàn)。

排氣旁通調(diào)節(jié)是目前使用比較廣泛的一種調(diào)節(jié)方式，其優(yōu)點是裝置結(jié)構(gòu)簡單，改造成本低，能夠連續(xù)調(diào)節(jié)排氣量，壓縮機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對壓縮機運行基本沒有影響。但為了實現(xiàn)排氣量的調(diào)節(jié)，需要將一部分壓縮氣體通過節(jié)流減壓，又送回到吸氣口，并再次進行壓縮。對此部分氣體的壓縮增加了功率的消耗，浪費了能源，經(jīng)濟性差。因此，該方法適用于偶爾調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)幅度小或配合其它調(diào)節(jié)的場合。

二．進氣節(jié)流調(diào)節(jié)

進氣節(jié)流調(diào)節(jié)是通過在壓縮機的進氣管路上安裝相應(yīng)的節(jié)流閥，進氣受到節(jié)流后，因克服節(jié)流閥阻力使壓縮機的吸氣壓力和吸氣密度降低，所以進入壓縮機的氣體質(zhì)量流量減少。根據(jù)節(jié)流閥開啟度的不同，質(zhì)量流量減少的程度也不同，可實現(xiàn)壓縮機流量的連續(xù)調(diào)節(jié)。

通常情況下，調(diào)節(jié)后因為節(jié)流損失，吸氣溫度會升高，且壓縮機的比功率會上升。此外，進氣節(jié)流會使壓縮機實際壓比增大進而導(dǎo)致排氣溫度過高。進氣節(jié)流調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，常用于不頻繁調(diào)節(jié)的中大型壓縮機裝置中。

三．驅(qū)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

驅(qū)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的原理是通過改變壓縮機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)壓縮機的排氣量。該方法的優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)氣量的連續(xù)調(diào)節(jié)，且壓縮機轉(zhuǎn)速降低后，壓縮機氣缸內(nèi)氣體熱力循環(huán)的周期變長，這在一定程度上意味著被壓縮氣體與外界的熱交換程度增大，壓縮過程和膨脹過程指數(shù)會下降，有利于降低壓縮機的指示功，而且調(diào)節(jié)過程中壓縮機各級壓比保持不變，不需要設(shè)專門的調(diào)節(jié)機構(gòu)等。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的缺點是受到驅(qū)動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍的限制，其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍有限，因而流量調(diào)節(jié)范圍亦有限。而且當(dāng)轉(zhuǎn)速過低時，變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可能會對壓縮機的工作產(chǎn)生不良影響，如氣閥顫振部件磨損大，振動增加和潤滑不充分等，這也限制了該方法的廣泛應(yīng)用。該方法一般應(yīng)用在驅(qū)動機為內(nèi)燃機和汽輪機的壓縮機上。如果驅(qū)動機為電動機，則需要配置變頻器，由于大功率、高壓變頻器價格昂貴，而且需要大量的維護、維修工作，目前在電動機驅(qū)動的往復(fù)壓縮機上較少采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。

按照驅(qū)動機轉(zhuǎn)速變化的特點可分為連續(xù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、間斷停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)和分級調(diào)節(jié)。

1.連續(xù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

內(nèi)燃機和蒸汽機驅(qū)動的壓縮機，由于原動機的轉(zhuǎn)速是可以連續(xù)改變的，所以較方便地實現(xiàn)了連續(xù)的氣量調(diào)節(jié)，而且調(diào)節(jié)工況比功率消耗小，壓縮機機械摩擦損失小，壓縮機各級壓力保持不變，壓縮機上不需要設(shè)專門的調(diào)節(jié)機構(gòu)等。缺點是出于原動機本身性能的限制，若想降低氣量，需采取其它輔助措施。當(dāng)?shù)陀陬~定轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機經(jīng)濟性降低，在低轉(zhuǎn)速下壓縮機進氣速度降低，壓縮機氣閥可能無法正常工作。

2.間斷停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)

當(dāng)原動機轉(zhuǎn)速不可調(diào)節(jié)時，可采用壓縮機暫時停機的方法來調(diào)節(jié)流量。間斷停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的原理在于使壓縮機和驅(qū)動電機同時停轉(zhuǎn)，此調(diào)節(jié)方法的優(yōu)點是壓縮機停止工作后不再消耗動力，壓縮機本身也無須設(shè)置專門調(diào)節(jié)機構(gòu)。缺點是頻繁地啟動和停機會增加零件的磨損，啟動時消耗的電能一般比運行狀態(tài)大。但啟動設(shè)備簡單，操作方便，啟動時間短，需要有較大的儲氣罐，以便儲存較多的氣體，借以減少啟動的次數(shù)。由于存在上述缺點，這種調(diào)節(jié)方法一般適用于微型壓縮機或者極少調(diào)節(jié)的場合，因此應(yīng)用不是很廣泛。

3.分級調(diào)節(jié)

在化工企業(yè)中或者空氣壓縮機站，一般是多機配置，可以通過停止部分壓縮機的運轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供氣量，如果配置的壓縮機排氣量相同，就可以實現(xiàn)成比例的分級調(diào)節(jié)。

四．余隙容積調(diào)節(jié)

壓縮機實際氣量受余隙容積的影響，改變余隙容積大小可以改變壓縮機的容積系數(shù)，從而改變排氣量，因此連續(xù)改變余隙容積大小就能實現(xiàn)壓縮機流量的無級調(diào)節(jié)。余隙容積調(diào)節(jié)的工作原理：在壓縮機的氣缸上，除固定余隙容積外，還沒有一定的空腔，調(diào)節(jié)對接入氣缸工作腔，使余隙容積增大，容積系數(shù)減小，排氣量降低。

余隙容積調(diào)節(jié)一般是通過在氣缸頭安裝附加的容積裝置，該裝置可以連續(xù)改變余隙容積大小。但對于低壓比（<1.3）和低排氣量（40%）的情況，所需增加的附加余隙容積會很大。

實際應(yīng)用中的余隙容積調(diào)節(jié)方法在機器運行時按照余隙是否可變分為固定余隙調(diào)節(jié)和可變余隙調(diào)節(jié)：固定余隙調(diào)節(jié)通過更換余隙調(diào)節(jié)裝置部件改變余隙大??；而可變余隙調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)機構(gòu)復(fù)雜，其優(yōu)點是穩(wěn)定，也能夠在一定程度上達到調(diào)節(jié)壓縮機排氣量，同時降低運行成本的目的。變余隙容積調(diào)節(jié)需要對氣缸進行改造，而且會導(dǎo)致壓縮機比功率上升，節(jié)能效果不是很好。對于低壓比的大型往復(fù)壓縮機，需要的余隙容積過大。加之此裝置十分復(fù)雜，且余隙容積改變的范圍不大，氣量調(diào)節(jié)范圍受到限制，故這種方式的應(yīng)用受到限制。

五．進氣閥調(diào)節(jié)

進氣閥調(diào)節(jié)的研究和應(yīng)用主要集中在頂開進氣閥調(diào)節(jié)。頂開進氣閥調(diào)節(jié)就是通過一個機械頂開機構(gòu)，強制頂開進氣閥，使已經(jīng)進入氣缸中的部分氣體或全部氣體在壓縮行程開始后通過進氣閥流出氣缸，從而實現(xiàn)排氣量的調(diào)節(jié)流出氣缸，從而減少了被壓縮機氣體的體積，即回流省功原理，從而實現(xiàn)排氣量的調(diào)節(jié)。這種方法使多余氣體在被壓縮前排出氣缸，能夠?qū)崿F(xiàn)排氣量的調(diào)節(jié)，能達到節(jié)能的效果，同時對于壓縮機的活塞力和排氣溫度也沒大的影響，是一種安全穩(wěn)定且經(jīng)濟的調(diào)節(jié)方式。頂開進氣閥調(diào)節(jié)根據(jù)吸氣閥被頂開行程的長短，可分為全行程頂開進氣閥調(diào)節(jié)和部分頂開進氣閥調(diào)節(jié)。

1.全行程頂開進氣閥調(diào)節(jié)

全行程頂開進氣閥調(diào)節(jié)是在壓縮機活塞活動的全過程中，即整個壓縮循環(huán)中都保持進氣閥為開啟狀態(tài)，壓縮機進入空載運行，排氣量為零。這種調(diào)節(jié)方式只能實現(xiàn)氣量的階躍式調(diào)節(jié)而非連續(xù)調(diào)節(jié)。全行程頂開進氣閥的調(diào)節(jié)方法結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，其功耗主要消耗在克服氣閥的阻力上，能耗較少，投資不大。這種方式常用于壓縮機啟動時，全行程頂開進氣閥使壓縮機空負荷啟動，屬于間斷性非連續(xù)調(diào)節(jié)方法，長期使用會縮短氣閥壽命。

2.部分行程頂開進氣閥調(diào)節(jié)

部分行程頂開進氣閥調(diào)節(jié)是在進氣結(jié)束后，進氣閥仍然保持強制打開狀態(tài)?；钊麎嚎s時，部分氣體從進氣閥排出，到某一時刻，進氣閥關(guān)閉，氣缸內(nèi)剩余氣體被壓縮。進氣閥延遲關(guān)閉時間的長短，決定氣缸中剩余氣體量的多少，從而決定排氣量的多少。

主動控制進氣閥調(diào)節(jié)方式的基本原理是通過外加作用力來控制進氣閥的開啟與關(guān)閉，具體過程是利用一套機械執(zhí)行機構(gòu)延遲關(guān)閉進氣閥，使已經(jīng)進入氣缸的氣體在壓縮的初始階段又回流到進氣腔或者進氣管道中。當(dāng)氣缸中剩余的氣量滿足需求時，撤銷機械執(zhí)行機構(gòu)作用使進氣閥關(guān)閉，這樣就減少了氣缸為最終被壓縮的氣體量，達到調(diào)節(jié)排氣量的目的。回流過程由于進氣閥是開啟狀態(tài)，理想狀態(tài)下是不耗功的，相比旁通管路調(diào)節(jié)，節(jié)能效果好。該方法的核心技術(shù)是在壓縮機高速運行的情況下如何控制進氣閥的關(guān)閉時間。

這種調(diào)節(jié)方法的優(yōu)點是能夠在%0-100無級調(diào)節(jié)壓縮機排氣量，只壓縮需要的氣量，因此在理想狀況下隨著排氣量的減少，壓縮機指示功也成比例下降，在調(diào)節(jié)排氣量的同時達到減少功率消耗的目的。缺點是調(diào)節(jié)系統(tǒng)復(fù)雜，穩(wěn)定性與穩(wěn)定性不高，成本也很高，初期投資會很大，對于高轉(zhuǎn)速場合回流過程的流動損失轉(zhuǎn)化為熱能，不能及時帶走，導(dǎo)致閥腔溫度過高，影響氣閥和壓縮機的正常工作。

總結(jié)

除以上方法可實現(xiàn)往復(fù)壓縮機的流量調(diào)節(jié)，還有線性電機驅(qū)動，大余隙容積流量調(diào)節(jié)方式，但使用面窄，此處不做一一介紹。往復(fù)壓縮機的流量調(diào)節(jié)機構(gòu)除應(yīng)具有顯著工況適應(yīng)性和節(jié)能效果外，還應(yīng)確保系統(tǒng)高度的穩(wěn)定性，實施調(diào)節(jié)過程中確保供氣的連續(xù)和壓力的穩(wěn)定。總之，流量調(diào)節(jié)發(fā)展的方向是各種調(diào)節(jié)方式的結(jié)合以及各種調(diào)節(jié)方式同智能自動實時控制的結(jié)合，實現(xiàn)流量調(diào)控技術(shù)的高效，穩(wěn)定及智能化。