用于油气开采的高压往复活塞式气体压缩机制造技术

本发明专利技术公开的用于油气开采的高压往复活塞式气体压缩机,涉及气体压缩机技术领域，本发明专利技术包括静止部件和运动部件，静止部件包括机身、隔离体和压缩缸装配部件，所述的压缩缸装配部件包括缸体和缸头，位于缸体两端的隔离体与缸头通过弹性螺栓连接固定在缸体上，所述的缸体为圆筒形，缸体包括过盈配合的外层气缸和内层气缸，在所述的缸头上设置有与缸体连通的进气通道和排气通道，进气通道和排气通道内均设置有单向阀，本发明专利技术缸体上无径向开孔，避免了由于在缸体上的径向开孔导致与缸孔相贯处周向应力和径向应力的降低，有效地攻克了在高压气流下压缩机部件应力集中和疲劳强度下降的缺点。

【技术实现步骤摘要】
用于油气开采的高压往复活塞式气体压缩机
本专利技术涉及气体压缩机
，更具体的是涉及用于油气开采的高压往复活塞式气体压缩机。
技术介绍
目前，国内再用的高压气体压缩机有舰船用V型结构的空气压缩机，这种V型空气压缩机的压力为40MPa，排气量为0.01Nm3/min，还有高压氢气隔膜压缩机，压力为75MPa，排气量为3.3Nm3/min。在天然气开采和储存方面，国内用于天然气地下储存的压缩机、为了提高采收率而使用气驱、火驱、混相驱采油工艺的压缩机、以及用于气体钻井关键装备的高压气体压缩机，其压缩介质有天然气、空气、氮气，或者二氧化碳几种，这种压缩机的压力范围要求为35～70MPa，排气量范围为35～200Nm3/min，且要求体积小，重量轻，能连续可靠、安全运行。目前能够满足这种高压力。大排量条件的高压压缩机在国内还是空白，油气田目前在用的高压大排量的压缩机只能靠进口。本专利涉及的压缩机就是为适应石油天然气工业的发展，实现油气开采的需要而研发的高压大排量高压往复活塞式气体压缩机。在现有技术中，申请号为CN201110339078.2的专利技术专利公开了一种适用于天然气工业的高速大功率往复活塞式压缩机，包括静止部件和运动部件，静止部件包括曲轴箱、中体、压缩缸，运动部件包括曲轴、连杆、活塞杆、十字头、活塞，其中，中体的两端分别与曲轴箱和压缩缸的轴端一侧固定连接，活塞从压缩缸的轴端一侧装入并与活塞杆的一端相连，活塞杆的另一端与十字头的一端相连，十字头的另一端与连杆的小头相连，连杆的大头与曲轴轴颈相连，曲轴装于曲轴箱内并作旋转运动，十字头在中体的滑道内作直线运动，所述压缩缸包括单层缸体和设置于单层缸体内的进气道、进气单向阀、压缩工作腔、排气道、出气阀，气体依次通过进气道和进气单向阀被吸入压缩工作腔，气体在压缩工作腔内被压缩后，再依次通过出气阀、排气道被排出，压缩缸包括两个进气单向阀和两个出气阀，靠近压缩缸的封端一侧的第一进气单向阀的进气口喉部沿着其平行于所述封端的内表面的对称平面平分为两部分，其中，所述两部分中的靠近压缩缸的轴端一侧的部分为贯通通道，所述两部分中的靠近压缩缸的封端一侧的部分被缸体的一部分封堵，且所述缸体的一部分与所述对称平面的夹角为40-50度，在所述两部分中的靠近压缩缸的封端一侧的部分中的气体通过所述贯通通道进入压缩工作腔。以上专利技术虽然能够有效的减小压缩缸的体积和重量，同时可以完全防止压缩缸的水积垢和腐蚀，有效的减少气流脉动和压降，提高总效率；但是压缩缸是单层缸体，且在单层缸体内设置进气道、进气单向阀、压缩工作腔、排气道、出气阀，这种缸体上开孔的设计在高压力下容易产生零部件的应力集中且抗疲劳强度低。如何解决以上技术问题是本领域技术人员的努力方向。
技术实现思路
本专利技术了克服上述技术不足，设计了一种结构简单、能提高工作效率及避免产生应力集中的用于油气开采的高压往复活塞式气体压缩机。本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：用于油气开采的高压往复活塞式气体压缩机，包括静止部件和运动部件，静止部件包括机身、隔离体和压缩缸装配部件，隔离体的两端分别与机身和压缩缸装配部件固定连接，所述的压缩缸装配部件包括缸体和缸头，位于缸体两端的隔离体与缸头通过弹性螺栓连接固定在缸体上，所述的缸体为圆筒形，缸体由过盈配合的外层气缸和内层气缸构成，所述的缸头内设置有与缸体连通的进气通道和排气通道，进气通道和排气通道内均设置有单向阀，所述压缩缸为简单的正圆筒形，便于准确地进行强度计算，使计算结果更符合实际值。进一步地，所述弹性螺栓包括光杆部分和螺纹部分，光杆部分的直径为螺纹部分的直径的0.85~0.9倍，所述光杆部分的长度为螺纹部分的长度的2倍，这种结构可以防止气缸在超压情况下，由于螺栓的弹性延伸会使缸头轻微抬升，从而使高压气体通过缸头本身的减压通道释放，保证压缩机的安全。进一步地，所述的排气通道与轴向的夹角为39°±1°。进一步地，所述外层气缸和内层气缸之间的过盈量为0.05~0.08mm，缸体两层结构的设置达到自增强的目的，缩小屈服压力和爆破压力之间的差值，使气缸内壁产生残余压缩应力，以使整个气缸受力更为均匀。进一步地，所述气缸外侧内部靠近隔离体端设置有凸台，所述的气缸内层外部设置有与凸台配合的凹槽，凸台和凹槽设置防止内层气缸在外层气缸中向隔离体端轴向运动。进一步地，所述的缸体与隔离体之间及缸头与缸体之间均设置有弹性蓄能密封圈，弹性蓄能密封圈包括蓄能圈和设置在蓄能圈内的弹簧，缸体采用端面密封，用弹性蓄能圈结构，解决了高压下气体密封问题。进一步地，所述的缸体的材质为真空再熔钢或超洁净钢，所述缸体的材质抗拉强度应达到900～1200MPa，使用真空再熔钢或超洁净钢，以减少杂质的含量，降低疲劳失效的危险性。进一步地，所述缸头为四周倒圆的方形结构，所述的缸头内还包括排气口、进气口、进气单向阀安装孔、排气单向阀安装孔。进一步地，进气通道依次连接有进气单向阀安装孔和进气口，进气单向阀安装孔内靠近进气通道端设置有进气单向阀；所述排气通道依次连接有排气单向阀安装孔和排气口，排气单向阀安装孔内靠近排气通道端设置有排气单向阀。进一步地，运动部件包括曲轴、连杆、十字头、活塞杆、活塞、活塞环，活塞从压缩缸装配部件的盖端装入并与活塞杆相连，活塞杆的另一端与十字头的一端相连，十字头的另一端与连杆的小头相连，连杆的大头与曲轴的连杆轴颈相连，曲轴的主轴颈置于机身的主轴承座内，曲轴在动力机的驱动下作高速旋转运动，而连杆作旋摆运动，十字头、活塞杆、活塞作直线往复运动。进一步地，所述的缸头设置有注油口，所述的缸体上无径向开孔，气缸的润滑是由吸入的气流中的注油而获得，这样不仅活塞环的数量可以减少，还可使离油气混合物最远的一个活塞环得到润滑。工作原理：吸气时，气体从缸头上的进气口进入缸头内，通过进气单向阀进入到进气通道，从进气通道进入缸体内部，曲轴在动力机（电动机或内燃机）的驱动下作高速旋转运动，而连杆作旋摆运动，十字头、活塞杆、活塞作直线往复运动，使缸体内的气体容积变化，完成吸气、压缩、排气过程；排气时，缸体内的气体进入到排气通道，排气通道内的气体通过排气单向阀到达排气口，完成排气。本专利技术的有益效果如下：1）所述缸体无径向开孔，进气和排气通道均设置在缸头上，这种结构的设置避免了径向开孔与缸孔相贯处的周向应力和径向应力，有效地攻克了缸体高压气流下零部件的应力集中和疲劳强度下降的问题。2）缸体两层结构的设置达到自增强的目的，缩小屈服压力和爆破压力之间的差值，使气缸内壁产生残余压缩应力，以使整个气缸受力更为均匀；外层气缸和内层气缸的过盈配合，凸台与凹槽配合，这种结构的设置有效的防止外层气缸和内层气缸发生抽筒现象。3）所述缸头所布置的进气单向阀和排气单向阀不是传统的组合式气阀，而是进气和排气分开的单个阀，避免了高压差引起的气流脉动，减少了气阀的颤振，提高了气阀寿命，避免了进气预热。4）所述连接缸体、缸头与隔离体的螺栓载荷使两个相邻部件的接触应力比内压高15%～20%，且接触应力相对于材料的屈服应力的安全系数为1.5，能够提高压缩机气缸的安全、可靠和有效性。5）所述的转速为1000～1500r/min，活塞平均速度达4.66m/s。而按现有主流、传统的设计观点本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于油气开采的高压往复活塞式气体压缩机 ，包括静止部件和运动部件，静止部件包括机身（9）、隔离体（4）和压缩缸装配部件（1），隔离体（4）的两端分别与机身（9）和压缩缸装配部件（1）固定连接，其特征在于，所述的压缩缸装配部件（1）包括缸体（11）和缸头（14），缸体（11）两端的隔离体（4）与缸头（14）通过弹性螺栓（10）连接固定在缸体（11）上，所述的缸体（11）为圆筒形，缸体（11）由过盈配合的外层气缸（15）和内层气缸（16）构成，在所述缸头（14）上设置有与缸体（11）连通的进气通道（14‑3）和排气通道（14‑2），在进气通道（14‑3）和排气通道（14‑2）内均设置有单向阀。

【技术特征摘要】
1.用于油气开采的高压往复活塞式气体压缩机，包括静止部件和运动部件，静止部件包括机身（9）、隔离体（4）和压缩缸装配部件（1），隔离体（4）的两端分别与机身（9）和压缩缸装配部件（1）固定连接，其特征在于，所述的压缩缸装配部件（1）包括缸体（11）和缸头（14），缸体（11）两端的隔离体（4）与缸头（14）通过弹性螺栓（10）连接固定在缸体（11）上，所述的缸体（11）为圆筒形，缸体（11）由过盈配合的外层气缸（15）和内层气缸（16）构成，在所述缸头（14）上设置有与缸体（11）连通的进气通道（14-3）和排气通道（14-2），在进气通道（14-3）和排气通道（14-2）内均设置有单向阀，所述弹性螺栓（10）包括光杆部分和螺纹部分，光杆部分的直径为螺纹部分的直径的0.85~0.9倍，所述光杆部分的长度为螺纹部分的长度的2倍，所述的排气通道（14-2）与轴向的夹角为39°±1°，所述外层气缸（15）和内层气缸（16）之间的过盈量为0.05~0.08mm，所述的缸头（14）内还包括排气口（14-1）、进气口（14-4）、进气单向阀安装孔（14-6）、排气单向阀安装孔（14-7）；进气时，气体从缸头（14）上的进气口（14-4）进入缸头（14）内，通过进气单向阀进入到进气通道（14-3），从进气通道（14-3）进入缸体（11）内部，排气时，缸体（11）内的气体进入到排气通道（14-2），排气通道（14-2）内的气体通过排气单向阀到达排气口（14-1），完成排气。2.根据权利要求1所述的用于油气开采的高压往复活塞式气体压缩机，其特征在于，在所述外层气缸（15）内部靠近隔离体（4）一端设置有凸台（15-1），...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘虎，李德禄，秦飞虎，杨金，肖强，朱林，吴比，张发奎，
申请(专利权)人：中国石油集团济柴动力总厂成都压缩机厂，
类型：发明
国别省市：四川;51