輸氣站離心式壓縮機(jī)節(jié)能優(yōu)化研究

劉磊（中石油管道聯(lián)合有限公司西部蘭州輸氣分公司，甘肅 蘭州 730070）

輸氣站離心式壓縮機(jī)節(jié)能優(yōu)化研究

劉磊（中石油管道聯(lián)合有限公司西部蘭州輸氣分公司，甘肅 蘭州 730070）

目前，世界各國(guó)對(duì)石油需求量的持續(xù)增加，導(dǎo)致了石油能源的供應(yīng)緊張。因此，作為清潔能源的天然氣被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、化工等行業(yè)之中。隨著天然氣在全國(guó)各地的工業(yè)和民用中的大量使用，我國(guó)的天然氣輸氣管道也得到了空前的發(fā)展時(shí)機(jī)。在建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的時(shí)代背景下，節(jié)能減排和持續(xù)性發(fā)展以成為當(dāng)今社會(huì)各行各業(yè)的重點(diǎn)工作目標(biāo)。因此，天然氣輸氣站也加強(qiáng)了對(duì)于節(jié)能降耗工作的關(guān)注程度。

輸氣站；節(jié)能優(yōu)化

離心式壓縮機(jī)是天然氣輸氣站中最為核心的設(shè)備，其功能是講所輸送的天然氣進(jìn)行加壓，以滿足天然氣長(zhǎng)距離輸送的要求。離心式壓縮機(jī)的能源消耗是整個(gè)天然氣輸氣站中占比最大的部分。隨著離心式壓縮機(jī)在天然氣輸氣站中的大量使用，因此，如何降低離心式壓縮機(jī)的能源消耗，提升其運(yùn)行效率已成為天然氣輸氣站的重要研究?jī)?nèi)容。本文結(jié)合離心式壓縮機(jī)的工作原理和特點(diǎn)，對(duì)天然氣輸氣站中的離心式壓縮機(jī)的節(jié)能優(yōu)化進(jìn)行了研究。

1 離心式壓縮機(jī)特性分析

1.1 工作原理

離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子部件通過(guò)原動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，葉輪中的天然氣氣體會(huì)與葉輪一起進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，天然氣氣體在離心力的作用下會(huì)提升天然氣氣體自身的壓力能和動(dòng)能，最后在經(jīng)過(guò)離心壓縮機(jī)定子部件中的擴(kuò)壓器將天然氣氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成壓力能

1.2 工作范圍

離心式壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)包括壓比、氣動(dòng)功率、效率和流量等。離心式壓縮機(jī)性能曲線是反應(yīng)每臺(tái)離心式壓縮機(jī)流量與壓比、流量與效率以及流量與功率之間的變化關(guān)系的曲線。由于每一臺(tái)離心式壓縮機(jī)都對(duì)應(yīng)不同的運(yùn)行范圍，因此通常將之分為喘振區(qū)、正常運(yùn)行區(qū)和阻塞區(qū)三部分。當(dāng)離心式壓縮機(jī)的流量減小的一定程度時(shí)，運(yùn)行點(diǎn)在進(jìn)入到喘振區(qū)中，并且發(fā)生離心式壓縮機(jī)“喘振”現(xiàn)象。相反，當(dāng)流量增加到某一閾值時(shí)，運(yùn)行點(diǎn)將進(jìn)入到阻塞區(qū)，此時(shí)，由于葉輪對(duì)天然氣所做的功全部轉(zhuǎn)化為天然氣的流動(dòng)損失，因此壓縮機(jī)的出口壓力將不會(huì)再有所提高。

2 離心式壓縮節(jié)能優(yōu)化措施

2.1 對(duì)離心式壓縮機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造

在天然氣輸氣站中，造成離心式壓縮機(jī)能源浪費(fèi)的主要原因是壓縮機(jī)回流所造成的能源浪費(fèi)。當(dāng)天然氣輸氣站上游的天然氣流量已經(jīng)低于離心壓縮機(jī)入口的最小流量點(diǎn)時(shí)，機(jī)組將進(jìn)入到喘振區(qū)。但是，為了機(jī)組出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，需要把壓縮機(jī)出口的防喘振閥門(mén)打開(kāi)一定開(kāi)度，使機(jī)組出口的部分天然氣補(bǔ)充到壓縮機(jī)的入口，從而保證離心式壓縮機(jī)喘振點(diǎn)處在運(yùn)行區(qū)內(nèi)。由于壓縮機(jī)需要對(duì)這部分回流的天然氣重復(fù)做功，因此造成了大量的能源浪費(fèi)。為此，需要對(duì)離心式壓縮機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，通過(guò)更換流量系數(shù)更小的葉輪，同時(shí)縮小流通部分的通流面積，使機(jī)組的防喘振閥門(mén)能夠完全關(guān)閉，避免天然氣回流流量的產(chǎn)生。

使改造后的離心式壓縮機(jī)能夠滿足小流量的工況。

2.2 減少離心式壓縮機(jī)的投入數(shù)量

由于每臺(tái)離心式壓縮機(jī)機(jī)組需要大量的配套設(shè)備，因此，在每臺(tái)離心式壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)都會(huì)消耗大量的資源。因此需要根據(jù)天然氣輸氣站的每日的輸氣任務(wù)來(lái)合理安排離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，以避免造成能源的浪費(fèi)。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)結(jié)合每日計(jì)劃輸送的天然氣氣量與離心式壓縮機(jī)在實(shí)際工作中的輸氣量進(jìn)行綜合考慮，同時(shí)還要結(jié)合每臺(tái)離心式壓縮機(jī)的性能曲線和設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)確定離心式壓縮機(jī)的投入臺(tái)數(shù)。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，盡量通過(guò)改變離心式壓縮機(jī)入口天然氣氣的工藝條件，來(lái)減少離心式壓縮機(jī)的投入臺(tái)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源消耗的目的。

2.3 選擇合適的調(diào)節(jié)方式

離心式壓縮機(jī)在工作時(shí)，由于天然氣的工藝參數(shù)不穩(wěn)或需要改變輸送目的時(shí)，常常需要對(duì)離心式壓縮機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。按照調(diào)節(jié)對(duì)象不同，通常情況下分為等流量調(diào)節(jié)、等壓力調(diào)節(jié)和比例調(diào)節(jié)三種調(diào)解方式。針對(duì)不同的輸氣需求，選擇適當(dāng)?shù)碾x心式壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)方式也可以達(dá)到降低離心式壓縮機(jī)節(jié)約能耗的目的。例如：為保證離心式壓縮機(jī)的天然氣輸送氣量時(shí)一般采用等流量調(diào)節(jié)；而為了保證離心式壓縮機(jī)的天然氣輸送壓力時(shí)應(yīng)采用等壓力調(diào)節(jié)。

2.4 離心式壓縮機(jī)日常運(yùn)行與維護(hù)

離心式壓縮機(jī)最主要的能源消耗量主要取決于自身的運(yùn)行狀態(tài)，每臺(tái)離心式壓縮機(jī)都有一個(gè)設(shè)計(jì)運(yùn)行點(diǎn)和正常運(yùn)行范圍,只有當(dāng)離心式壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)運(yùn)行點(diǎn)工作時(shí)才會(huì)最大程度上保證其自身的運(yùn)行效率。而機(jī)組在正常范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，雖然離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行效率依然很高，但是仍比起設(shè)計(jì)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)的效率要低。當(dāng)機(jī)組處在喘振或阻塞工況下，不僅會(huì)對(duì)大幅度提升機(jī)組的能源消耗量，造成能源的浪費(fèi)，還會(huì)縮短機(jī)組的使用壽命。因此，在進(jìn)行日常的輸氣過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同的工藝需求和工藝參數(shù)靜心調(diào)節(jié)，盡量保證離心式壓縮機(jī)處在正常運(yùn)行范圍之內(nèi)。

此外，離心式壓縮機(jī)的節(jié)能工作是一個(gè)全面而長(zhǎng)期的過(guò)程。因此，需要天然氣輸氣站的輸氣人員加強(qiáng)機(jī)械、電氣、儀表等專業(yè)的日常巡檢工作，同時(shí)定期做好機(jī)組的維修和保養(yǎng)工作，以確保離心式壓縮機(jī)始終處在最佳的運(yùn)行狀態(tài)，

3 結(jié)語(yǔ)

由于天然氣輸送工程中使用的離心式壓縮機(jī)的數(shù)量龐大，加之其節(jié)能降耗的空間較大。因此本文結(jié)合了壓縮機(jī)的工作原理和性能曲線等方面的內(nèi)容，對(duì)于輸氣站中使用的離心式壓縮機(jī)進(jìn)行了節(jié)能優(yōu)化方法的談?wù)?，?duì)于提升離心式壓縮機(jī)的工作效率，降低其能源消耗具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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