具有組合式缸頭的天然氣v型引擎壓縮機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種天然氣采輸機，屬于石油天然氣采輸設備，尤其是涉及一種應用在低壓天然氣、頁巖氣、煤層氣開采中的具有組合式缸頭的天然氣V型引擎壓縮機。
【背景技術】
[0002]天然氣主要儲存在油田氣、氣田氣、煤層氣以及生物生成氣中，天然氣可分為伴生氣和非伴生氣兩種。目前由于沒有相應技術措施和設備，有些天然氣往往出于安全目的將其作火炬氣排空燃燒，這樣既浪費能源又污染環(huán)境。對于壓力低、特別是邊遠氣田的天然氣，雖然量較小但多口井集匯后，用天然氣螺桿壓縮機增壓再送入附近管網(wǎng)，或者將多臺機組回收的氣體送入集中處理站，從整個氣田范圍來說，其節(jié)能減排效應是十分明顯的。
[0003]目前少數(shù)天然氣回收采用活塞式壓縮機，活塞壓縮機結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，易損件多，維護工作量大，其可靠性低是用戶最不滿意之處。同時，目前的我國低壓天然氣、頁巖氣、煤層氣的開采都存在不同程度的問題，迫切需要對技術進行革新，以提升我國的能源開采水平，主要表現(xiàn)在以下方面：1、低壓天然氣的開采與存在的問題：低壓天然氣是常規(guī)天然氣井在開發(fā)后期的殘留天然氣，或者是三低（低滲透、低壓力、低氣量）性質(zhì)的氣田天然氣，其井口壓力一般低于O. 8MPa，單井氣量就幾千標方/天左右；其開米屬性和存在的問題是如何經(jīng)濟有效地壓縮采輸出小流量的低壓天然氣，當達到一定采收率后就可封井和調(diào)出采輸設備到其他氣井；2、頁巖氣的開采與存在的問題：頁巖氣是將地下疏松頁巖氣層進行人為壓裂后，釋放出來的天然氣，簡稱為頁巖氣?，F(xiàn)行開采方法為：從地面垂直下鉆至頁巖層（中國頁巖層深約2000—2600米，北美深約1600—2000米），再水平多條橫鉆1000米，之后分段橋塞壓裂頁巖氣層，使其內(nèi)儲的天然氣在壓裂支撐通道內(nèi)，匯入石油導管后進入地面管網(wǎng)并外輸。頁巖是一種層狀的松脆沉積巖，其空隙內(nèi)游離或吸附有天然氣；其開采屬性和存在的主要問題是如何把滯留在頁巖層內(nèi)稀薄的低壓頁巖氣經(jīng)濟有效地壓縮采輸出來；
3、煤層氣的開采與存在的問題：煤層氣是存儲在地下煤礦內(nèi)的瓦斯氣（其主要成份也是天然氣組分），其鉆探開采方法為：從地面鉆至煤層后即可開采（低滲透煤層也需固井壓裂后才能開采）。因煤層氣與煤礦相伴，其開采初期的井口壓力普遍低于O. 5MPa〈個別地區(qū)有例外 >，并攜帶大量的粉塵；其開采屬性和存在的問題是如何經(jīng)濟有效地干法或濕法除塵后，壓縮采輸出低壓小流量的煤層氣。
[0004]另外，鑒于以上低壓天然氣、頁巖氣、煤層氣的開采屬性，壓縮采輸設備是低壓天然氣開采不可缺少的增壓采輸設備，而目前現(xiàn)有的分體式電驅(qū)（或燃驅(qū)）增壓機組和整體式二沖程增壓機組，都無法解決以下問題：（I)動力問題：采輸設備要不受工業(yè)動力電源的限制，自帶壓縮驅(qū)動動力；這是因為氣井的地理位置和經(jīng)濟效率所決定，一般氣井多處于無工業(yè)動力電源的地帶，也會因采輸設備在氣井采完后的頻繁搬迀，而無法滿足的電網(wǎng)投資；（2)安全問題：氣井場站屬I級D組II區(qū)的防爆標準，其場站內(nèi)的動力設備必須符合安全防爆的技術要求；而目前常用的燃驅(qū)發(fā)動機均不具備安全防爆功能，從而使故障率較高的燃驅(qū)分體式增壓開采機組不具有安全可靠性；（3)搬移問題：采輸設備在氣井采凈后需搬迀至新的井站投入新的生產(chǎn)運行，這就需要采輸設備要不斷地頻繁移動和搬迀至新的井站；而現(xiàn)有技術中的二沖程整體式壓縮機和燃驅(qū)分體式壓縮機都因體積大、功率大、不防爆和不能快速搬迀的原因，難以實現(xiàn)頁巖氣開采的集裝化、模塊化、標準化和系統(tǒng)化；(4)工況問題：低壓天然氣、頁巖氣、煤層氣的采輸機組，一般來講都是低排量小負荷，其功率N =20— 120KW，排氣量Q = O. 2—3萬標方之間；采輸機組要具有變工況的能力，這是因為在低壓天然氣、頁巖氣、煤層氣的開采過程中，其井口壓力、氣量和采輸功率等參數(shù)，都將隨天然氣井能量衰減的變化而發(fā)生變化；(5)能效問題：根據(jù)國家環(huán)保政策的要求，能效低的采輸設備屬淘汰產(chǎn)品，如理論能效只有26% (實際平均能效不到18%)的二沖程整體式壓縮機；按能效考核委員會的相關規(guī)定，動力能效達到35%以上的發(fā)動機才能推廣應用，如實際能效>35%的四沖程工業(yè)發(fā)動機和實際能效>45%的渦扇發(fā)動機；（6)環(huán)保問題：隨著國家環(huán)保政策的不斷完善和更新，動力尾氣排放的要求將越來越高，這就注定了二沖程這樣燃燒不完全而產(chǎn)生大量污染排放的動力，將會被加速淘汰，而以電控精準燃燒做功的四沖程動力將會迅速推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決目前的技術缺陷，本實用新型提供了一種由V型引擎改造的壓縮機。該壓縮機具有降壓吸入和增壓排出的功能，可以將大量低壓氣體從地下礦層中開采出來，有利于大幅度提高氣體的采集量和采收率。該壓縮機為一種用于地下氣體采集和外輸?shù)牟奢敊C，這些氣體可以包括低壓天然氣、頁巖氣以及煤層氣。
[0006]具體而言，本實用新型提供了一種具有組合式缸頭的天然氣V型引擎壓縮機，包括動力部分和壓縮部分，所述動力部分包括進氣門，排氣門，火花塞，排氣管，動力活塞，動力連桿；所述壓縮部分包括壓縮缸頭組件，壓縮活塞，壓縮連桿，所述動力連桿和壓縮連桿分別連接到曲軸上，所述動力部分與所述壓縮部分呈V字形對稱布置，所述壓縮機設置為八缸，其中動力部分包括四缸，壓縮部分包括另外的四缸，動力端的直列四缸發(fā)動機的點火順序為A1、A4、A3、A2，即點火正時盤不變，壓縮端的并列四缸壓縮機的壓縮順序為B4、B1、B3、B2，所述壓縮缸頭組件為組合式壓縮缸頭，其具有多個壓縮缸，所述多個壓縮缸分別具有獨立進氣管口。
[0007]特別的，所述壓縮缸頭組件包括壓縮缸頭、氣閥組件、氣閥罩和氣閥蓋；壓縮缸頭上開有多個個閥孔，所述氣閥組件包括氣閥墊，進排一體板式同心閥，以及氣閥上墊，將所述氣閥組件裝入每個缸頭閥孔中，所述氣閥罩設置在所述氣閥上墊上，閥蓋墊圈設置在所述氣閥罩上，氣閥蓋設置在閥蓋墊圈上，螺栓將上述氣閥組件、閥罩、閥蓋墊圈、閥蓋緊固在所述缸頭上；氣閥蓋上設置有氣閥進氣口，同時在壓縮缸頭的側(cè)面開有排氣口。
[0008]特別的，所述進排一體板式同心閥由氣閥閥座、內(nèi)環(huán)進氣閥片、外環(huán)排氣閥片、氣閥限制器和氣閥螺柱，以及氣閥彈簧和彈簧定位套所構(gòu)成；內(nèi)環(huán)進氣閥片、外環(huán)排氣閥片通過閥片定位銷配置在閥座上，外環(huán)排氣閥片與氣閥限制器之間配置有氣閥彈簧和彈簧定位套，氣閥螺柱的第一端固定到氣閥閥座上，另一端通過螺母將氣閥限制器固定在內(nèi)環(huán)進氣閥片、外環(huán)排氣閥片上，當機組的壓縮活塞下行時，所述內(nèi)環(huán)進氣閥片打開，氣體進入壓縮缸，而此時的外環(huán)排氣閥片閉合；當壓縮活塞上行時，所述內(nèi)環(huán)進氣閥片關閉，當缸內(nèi)氣壓上升到一定壓力時，外環(huán)排氣閥片打開，氣體被排出壓縮缸。
[0009]特別的，所述內(nèi)環(huán)進氣閥片對應的內(nèi)環(huán)進氣口位于所述氣閥罩的內(nèi)部，用于壓縮氣體的進入，所述外環(huán)排氣閥片對應的外環(huán)排氣口位于所述氣閥罩的外部，用于壓縮氣體的排出，所述氣閥罩與設置于所述缸頭內(nèi)部的高壓通道連通，所述多個閥孔之間分別通過所述高壓通道相互連通，且所述高壓通道與設置在所述缸頭上的排氣口相連通，所述排氣口處配置有排氣口法蘭和排氣口法蘭墊，采用螺栓和平墊圈將所述排氣口法蘭和排氣口法蘭墊固定到排氣口上。
[0010]特別的，所述內(nèi)環(huán)進氣閥片對應的內(nèi)環(huán)進氣口位于所述氣閥罩的內(nèi)部，用于壓縮氣體的進入，所述外環(huán)排氣閥片對應的外環(huán)排氣口位于所述氣閥罩的外部，用于壓縮氣體的排出；整體式壓縮缸頭的每一個氣缸的側(cè)面都設置有獨立的排氣口，每個氣閥罩的外部都分別與對應的排氣口連通，進行壓縮氣體的排出。