神木天然氣處理廠壓縮機(jī)組節(jié)能降耗對策研究

錢 凱，高小鍵，王 平，鄧 濤，頡紅霞

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

天然氣壓縮機(jī)組是指壓縮機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)組成的系統(tǒng)，在天然氣的增壓開采及集輸中起著至關(guān)重要的作用，因此應(yīng)用較為廣泛。神木天然氣處理廠設(shè)計(jì)采用中壓集氣、而后通過3臺往復(fù)式壓縮機(jī)組集中增壓、處理、外輸?shù)墓に嚹Ｊ剑?臺壓縮機(jī)組為目前處理廠耗能、耗材最多的設(shè)備，本文結(jié)合神木天然氣處理廠天然氣壓縮機(jī)組5年來的運(yùn)行實(shí)際，針對啟動(dòng)氣工藝流程調(diào)壓閥和切斷閥不夠可靠、壓縮機(jī)組循環(huán)水路管線頻繁震斷、排溫傳感器和溫度變送器等配件更換頻次高三個(gè)方面存在的問題，逐一進(jìn)行對策研究，切實(shí)提高神木天然氣處理廠壓縮機(jī)機(jī)組節(jié)能降耗水平。

1 天然氣壓縮機(jī)組節(jié)能降耗措施研究

1.1 天然氣壓縮機(jī)組啟動(dòng)氣工藝流程優(yōu)化[1]

天然氣壓縮機(jī)啟動(dòng)氣主要作用分為兩部分：（1）通過啟動(dòng)氣帶動(dòng)預(yù)潤滑泵，用于天然氣壓縮機(jī)組啟動(dòng)前的潤滑以及停機(jī)后的潤滑；（2）帶動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，通過啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到要求時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火開始工作，神木處理廠啟動(dòng)氣設(shè)計(jì)氣來自配氣區(qū)，經(jīng)自力式調(diào)節(jié)閥壓力由4.8 MPa降至1.0 MPa，同時(shí)設(shè)有自力式安全切斷閥確保調(diào)壓后壓力不高于1.08 MPa，保障啟動(dòng)氣用氣安全，設(shè)計(jì)流量5 100 m3/h。

在實(shí)際使用過程中由于自力式調(diào)壓閥與安全切斷閥性能不夠可靠，壓縮機(jī)在啟停時(shí)氣量偏小、壓力不足，不能正常啟停；當(dāng)壓縮機(jī)不需用啟動(dòng)氣時(shí)，自力式調(diào)壓閥內(nèi)漏導(dǎo)致下游管線超壓，存在嚴(yán)重的安全隱患。實(shí)際使用過程中，為確保壓縮機(jī)正常啟停，需要2名員工手動(dòng)控制旁通閥門開度來實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的啟停，用時(shí)45 s左右，具體工藝流程圖（見圖1）。

根據(jù)壓縮機(jī)啟動(dòng)氣工藝流程分析，存在主要問題是由于設(shè)計(jì)選用的自力式調(diào)壓閥及安全切斷閥為過時(shí)老舊型號，靈敏度及可操作性較低，加之壓縮機(jī)啟動(dòng)氣只在壓縮機(jī)啟停時(shí)使用，一旦自力式調(diào)壓閥與安全切斷閥有內(nèi)漏，下游壓力將會達(dá)到調(diào)壓前壓力5.4 MPa，而下游啟動(dòng)氣管線設(shè)計(jì)壓力2.5 MPa，存在導(dǎo)致下游啟動(dòng)氣管線超壓，造成極大安全隱患。

根據(jù)以上存在問題分析，經(jīng)過現(xiàn)場研究，決定棄用原啟動(dòng)氣流程，增加從壓縮機(jī)燃料氣至啟動(dòng)氣工藝流程，壓縮機(jī)燃料氣來自燃料氣區(qū)高壓配氣匯管，可提供壓力為1.0 MPa的穩(wěn)定可靠的氣源，確保壓縮機(jī)安全平穩(wěn)啟停的同時(shí)也不影響其他用氣需求，工藝改造流程（見圖2）。

圖1 壓縮機(jī)原啟動(dòng)氣工藝流程

圖2 壓縮機(jī)啟動(dòng)氣工藝優(yōu)化后流程圖

優(yōu)化后天然氣壓縮機(jī)啟停瞬間高壓燃料氣匯管壓力在0.9～1.0 MPa，啟動(dòng)完成后壓力穩(wěn)定至1.0 MPa，符合預(yù)期效果。通過工藝優(yōu)化避免了啟動(dòng)氣低壓管線超壓的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)只需1名員工通過壓縮機(jī)控制柜啟停壓縮機(jī)的目標(biāo)，減少員工1人；此外實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供氣后，壓縮機(jī)啟動(dòng)需要25 s左右，每次可減少啟動(dòng)氣用量5 100÷3 600×（45-25）=28 m3。

1.2 溫度變送器、排溫傳感器等易損件優(yōu)化使用

溫度變送器、排溫傳感器等傳感器在壓縮機(jī)組運(yùn)行中參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及自動(dòng)控制起著至關(guān)重要的作用，因此它們的可靠性及耐久性對壓縮機(jī)的正常運(yùn)行相當(dāng)重要。結(jié)合神木天然氣處理廠天然氣壓縮機(jī)組3年來運(yùn)行實(shí)際，溫度變送器、排溫傳感器平均壽命在2個(gè)季度左右，時(shí)常因溫度、壓力參數(shù)的異常導(dǎo)致壓縮機(jī)組連鎖報(bào)警停機(jī)，給神木氣田正常生產(chǎn)帶來一定的影響。

神木處理廠天然氣壓縮機(jī)機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行過程中，時(shí)常出現(xiàn)溫度變送器、排溫傳感器、壓力開關(guān)等傳感器的故障，導(dǎo)致壓縮機(jī)非正常報(bào)警停機(jī)，通過對2016年1～12月壓縮機(jī)組運(yùn)行故障停機(jī)的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)溫度變送器、排溫傳感器故障占了86.27%，具體（見表1）。

表1 2016年1～12月故障停機(jī)調(diào)查表

根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分析存在故障的主要原因?yàn)椋簤嚎s機(jī)組在運(yùn)行中不可避免的存在一定程度的震動(dòng)，通過對故障溫度變送器、排溫傳感器的檢查，發(fā)現(xiàn)溫度變送器內(nèi)部接線為硬質(zhì)銅導(dǎo)線，運(yùn)行中因長期震動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)線疲勞斷裂；排溫傳感器則是因?yàn)榫€路快速接頭在震動(dòng)中松動(dòng)導(dǎo)致的接觸不良，造成壓力參數(shù)誤報(bào)警。

針對以上原因分析，制定了相應(yīng)的對策，即：在3臺壓縮機(jī)組各溫度傳感器空腔內(nèi)增添防爆膠泥，固定硬質(zhì)銅導(dǎo)線及接線柱，避免因震動(dòng)導(dǎo)致的接線柱松動(dòng)以及銅導(dǎo)線絕緣層磨損，從而減少溫度變送器誤報(bào)警，同時(shí)要求機(jī)組運(yùn)行人員在每月倒機(jī)時(shí)，檢查變送器內(nèi)防爆膠泥，確保嚴(yán)實(shí)、起到減震作用；在3臺發(fā)動(dòng)機(jī)各排溫傳感器拔插式接頭處用扎帶及橡皮筋加以固定，避免因震動(dòng)導(dǎo)致接頭處松動(dòng)，造成誤報(bào)警導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，此外要求機(jī)組運(yùn)行人員按要求在日常巡檢時(shí)檢查，確認(rèn)拔插式接頭緊固。

通過對對策后的2017年1～12月數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，未出現(xiàn)一次因溫度變送器、排溫傳感器線路震動(dòng)斷裂或者接頭松動(dòng)導(dǎo)致的壓縮機(jī)停機(jī)，同時(shí)也減少了約每年更換2次溫度變送器約12 000元的費(fèi)用，以及不定期更換的發(fā)動(dòng)機(jī)排溫傳感器線路接頭費(fèi)用約2 400元。

1.3 冷卻循環(huán)水管路優(yōu)化

冷卻循環(huán)水的主要作用是把運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受熱部件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，防止機(jī)組零部件過熱，保證壓縮機(jī)組在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。

現(xiàn)場存在的問題是：壓縮機(jī)組循環(huán)水路管線因震動(dòng)發(fā)生泄漏或者斷裂，造成循環(huán)水壓力不足，發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)排溫高而停機(jī)，根據(jù)2016年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全年因循環(huán)水管路故障導(dǎo)致的停機(jī)有17次，期間送外加工循環(huán)水路短接頭共計(jì)11個(gè)。

通過現(xiàn)場原因分析，壓縮機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在不可避免的震動(dòng)，而循環(huán)水管路部分管段采用了鋼質(zhì)硬連接，在長時(shí)間的震動(dòng)拉應(yīng)力下，連接絲扣處發(fā)生松動(dòng)或者是硬連接部分金屬材質(zhì)發(fā)生疲勞斷裂，由此造成了循環(huán)水壓力不足、機(jī)組散熱不良而造成的故障停機(jī)。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，決定在3臺壓縮機(jī)組各個(gè)易發(fā)生斷裂的循環(huán)水管線絲扣硬連接處，增設(shè)高壓復(fù)合軟管，增加緩沖帶、以達(dá)到隔阻震動(dòng)傳遞，避免絲扣連接處因疲勞造成的斷裂而造成的壓縮機(jī)組停機(jī)，共計(jì)增加12處軟連接。

通過對壓縮機(jī)組循環(huán)水管路硬連接改為軟連接后，充分隔阻了機(jī)組的震動(dòng)，統(tǒng)計(jì)2017年1～12月數(shù)據(jù)，再未發(fā)生因循環(huán)水管路問題造成的機(jī)組故障停機(jī)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，年減少了零件加工成本3 300元。

2 結(jié)論

壓縮機(jī)組的節(jié)能降耗涉及到機(jī)組內(nèi)系統(tǒng)的方方面面，節(jié)能降耗的出發(fā)點(diǎn)與措施也是多種多樣。本文通過對現(xiàn)場壓縮機(jī)組運(yùn)行故障停機(jī)主要原因的統(tǒng)計(jì)分析，研究制定了壓縮機(jī)組啟動(dòng)氣工藝優(yōu)化、溫度變送器等傳感器使用優(yōu)化、循環(huán)水管路優(yōu)化對策，不僅降低了壓縮機(jī)組每次啟動(dòng)氣用量及各種配件費(fèi)用，而且最重要的是有效減少了壓縮機(jī)故障停機(jī)次數(shù)，對壓縮機(jī)組平穩(wěn)長壽運(yùn)行提供了有力保障，此外，也有效提高了神木天然氣壓縮機(jī)組節(jié)能降耗水平，達(dá)到的主要效果如下：

（1）優(yōu)化了壓縮機(jī)啟動(dòng)氣工藝流程，達(dá)到了壓縮機(jī)啟停每次可節(jié)約28 m3天然氣，同時(shí)還有效避免了原工藝流程可能造成的啟動(dòng)氣管線超壓風(fēng)險(xiǎn)。

（2）通過增加緩震裝置，減少了天然氣壓縮機(jī)溫度變送器、壓力變送器、排溫傳感器震動(dòng)斷裂導(dǎo)致的故障，可節(jié)約14 400元/年。

（3）通過循環(huán)水管路硬連接處增加緩震軟管，減少循環(huán)水路硬連接斷裂，每年可節(jié)約3 300元。