塔中4联合站天然气压缩机厂房空气过滤器风机选择

2014-03-22侯丽荣大庆油田设计院

油气田地面工程 2014年2期

侯丽荣大庆油田设计院

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在塔中4油田联合站天然气压缩机厂房的空气过滤器进风系统中，空气过滤器内风机的作用是为空气过滤器系统中清洁空气提供能量，克服整个空气过滤器系统的阻力损失。风机的风压决定着空气过滤器的风机电机功率和其在实际使用中的风量能否达到设计要求，因此风机的风压选择至关重要。

塔中4油田；天然气；防风沙；空气过滤器；风机；通风系统

塔中4油田联合站天然气压缩机厂房位于塔克拉玛干沙漠腹地东南部，属温带大陆性干燥气候，主要特点是气温高、风沙大、湿度低。塔中4油田联合站天然气压缩机厂房于1997年建成投产，建成时通风系统采用轴流风机进、排风，系统防风沙效果差。改造后，通风系统采用轴流风机作为排风系统，采用具有防风沙功能的空气过滤器作为进风系统。

（1）风机和空气过滤器系统压力分析。风机叶片将能量供给空气过滤器系统中的空气，这个能量表示为空气全压的增加，它包括静压和动压相互影响、相互转化。根据流体力学原理得知，在任何时候，全压pq总是等于静压pj和动压pd之和。根据流体力学的定义，Ne是指单位体积气体通过风机所获得的有效能量，即Ne=Qpqη。式中Ne为风机的有效功率（kW）；Q为流量（m3/s）；η为风机效率（%）。可以看出，流体通过风机后增加的能量由风机的全压提供。根据能量守恒定律，增加的能量最终用于克服空气过滤器系统的总阻力，即要求选择的风机全压值能满足空气过滤器系统的阻力损失要求。空气过滤器的最大阻力产生在滤芯上，本工程要求空气过滤器使用全新的滤芯过滤器，其入口和出口压差也只有150 Pa（滤芯）+80 Pa（过滤段）=230 Pa左右，滤芯长时间运行后压差会上升，可以达到300～650 Pa，因此选择空气过滤器风机时，在考虑风机的风量情况下，还必须考虑到风机的全压（另外增加10%～15%的风压储备)。

（2）风机功率Ne的选择。风机功率由风量G和风机全压pq所决定：Ne=Gpq/（1000×3600×η）。在G确定后，Ne取决于pq。本工程要求空气过滤器过滤级别为F7（即最终含尘量＜0.5 mg/m3），单只滤芯初始压差为150 Pa时，流量为21 m3/min。根据许用压差150～650 Pa、系统终阻＜700 Pa、G=80 000 m3/h，并考虑到风道阻力、海拔高度及夏季高温等影响，选择风量G=91400m3/h（＞80000m3/h），选择风机全压pq=1 216 Pa，Ne=55 kW。

（3）确定空气过滤器进风系统的风量、风压。考虑到管道可能漏风等因素，一般是在通风系统所需风量、风压的基础上乘以一个安全系数（K），来确定风机的风量和风压。风量附加安全系数：一般送、排风系统为1.1；除尘系统为1.1～1.15；气力输送系统为1.15。风压附加安全系数：一般送、排风系统为1.1～1.15；除尘系统为1.15～1.2；气力输送系统为1.2。正确确定空气过滤器通风系统的风量、风压是风机选型的关键。风压偏高、风量偏大，与实际需要相差太大，不但造成了大量的能源浪费，而且往往给运行带来很大困难。风机所需配用电机功率计算公式如下