離心壓縮機(jī)在天然氣儲(chǔ)運(yùn)工程上的應(yīng)用

李玨琦 劉松 李生德

【摘要】天然氣以其儲(chǔ)量大，利用效率高、經(jīng)濟(jì)性能好、清潔無(wú)污染，廣受世界各國(guó)的青睞。天然氣消費(fèi)已經(jīng)在世界能源結(jié)構(gòu)中占比達(dá)到25%以上。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)于天然氣的消耗量也在迅速提高。為了緩解中國(guó)經(jīng)濟(jì)升級(jí)轉(zhuǎn)型和能源需求結(jié)構(gòu)變革的需要，緩解未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間我國(guó)對(duì)于能源的需求矛盾，離心壓縮機(jī)技術(shù)在天然氣儲(chǔ)運(yùn)工程中的應(yīng)用就顯得格外重要了。本文從實(shí)際情況入手，分析了當(dāng)前的形式和離心壓縮機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，旨在拋磚引玉，更深入的開(kāi)展技術(shù)研究。

【關(guān)鍵詞】離心壓縮機(jī);天然氣;儲(chǔ)運(yùn);工程;應(yīng)用

一、 天然氣資源現(xiàn)狀及輸送方式

我國(guó)天然氣資源主要分布在中西部地區(qū)，有廣泛的開(kāi)采前景，而應(yīng)用消費(fèi)市場(chǎng)主要分布在東部經(jīng)濟(jì)活躍地區(qū)。一東一西是能源開(kāi)采與消費(fèi)之間的供需矛盾的體現(xiàn)，因此有必要開(kāi)展長(zhǎng)距離輸送方式、工程技術(shù)的研究與應(yīng)用建設(shè)工作。

目前，天然氣儲(chǔ)運(yùn)的方式主要包括兩種：一種是通過(guò)長(zhǎng)輸管網(wǎng)進(jìn)行長(zhǎng)距離大氣量的輸送，這種工藝最大的好處就是傳輸量大，能夠滿足城市用氣的連續(xù)性和安全保障性。另一種是將氣田產(chǎn)出的天然氣經(jīng)過(guò)凈化制冷技術(shù)，將天然氣通過(guò)降溫的手段進(jìn)行形態(tài)的改變，以液態(tài)的形式進(jìn)行壓縮儲(chǔ)運(yùn)，利用海路優(yōu)勢(shì)相結(jié)合的方式，確保長(zhǎng)距離輸送以及覆蓋面的擴(kuò)大。再有就是小型液化裝置的應(yīng)用，主要應(yīng)用于城市用氣調(diào)峰。

二、 天然氣管道輸送工程建設(shè)情況

國(guó)際上長(zhǎng)輸管網(wǎng)壓縮機(jī)的研制開(kāi)始于上世紀(jì)七十年代，目前，制造商主要以美國(guó)GE、西門子公司的設(shè)備裝備為主，主要集中在歐美廠家。

中國(guó)常數(shù)管網(wǎng)建設(shè)比較晚，同時(shí)管網(wǎng)壓縮機(jī)研制工作起步也比較晚，2007年以前，國(guó)內(nèi)管網(wǎng)輸送用壓縮機(jī)全部依靠進(jìn)口。之后，沈鼓集團(tuán)與美國(guó)GE合作，開(kāi)發(fā)出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)管道輸送離心機(jī)壓縮機(jī)組，應(yīng)用于西氣東輸工程定遠(yuǎn)站。隨后，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)系列攻關(guān)和技術(shù)突破，2009年開(kāi)始，陸續(xù)有10臺(tái)自主研制的常數(shù)管網(wǎng)壓縮機(jī)投入到西氣東輸工程中。

直至目前，中國(guó)長(zhǎng)輸管網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)建成的包括陜京一線二線、川氣、西氣東輸一線等工程。目前在建設(shè)應(yīng)用的還有西氣東輸二線三線、中亞線以及西氣東輸四、五、六、七線管網(wǎng)建設(shè)工程。

三、離心壓縮機(jī)在天然氣儲(chǔ)運(yùn)工程上的應(yīng)用原理

離心式壓縮機(jī)在天然氣的運(yùn)輸以及存儲(chǔ)上，其工作的原理是利用主軸帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而讓氣體直接進(jìn)入到壓縮機(jī)，通過(guò)離心力將氣體甩出出口，而隨著離心力的逐步增大，氣流被甩出的速度也會(huì)逐步的增高，壓力升高直接從第一級(jí)進(jìn)入了第二級(jí)，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)壓縮的效果使得天然氣在運(yùn)輸時(shí)的運(yùn)輸質(zhì)量以及運(yùn)輸效果更高。

在進(jìn)行天然氣的運(yùn)輸時(shí)，需要根據(jù)天然氣的含量不同，提供不同的壓力，滿足天然氣在輸送時(shí)的壓力目標(biāo)。但是現(xiàn)階段在使用天然氣中，由于其本身的特點(diǎn)導(dǎo)致在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中損耗過(guò)大，天然氣的使用質(zhì)量無(wú)法得到提升，降低運(yùn)輸過(guò)程中的損耗，同時(shí)提高天然氣的運(yùn)輸效果則是天然氣運(yùn)輸中的重點(diǎn)，利用離心式壓縮機(jī)可以滿足這一要求。

四、天然氣管道輸送用壓縮機(jī)技術(shù)

由于管道壓縮機(jī)要長(zhǎng)期在野外服役，就必須考慮到惡劣環(huán)境的影響，例如防沙、防腐蝕、易燃易爆等各方面情況，管網(wǎng)離心壓縮機(jī)還必須具備惡劣環(huán)境下的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳自動(dòng)化控制技術(shù)，確保長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行和寬范圍的流量自適應(yīng)和高效運(yùn)行要求。因此，開(kāi)展管道壓縮機(jī)技術(shù)的研究設(shè)計(jì)到多個(gè)學(xué)科，是一項(xiàng)系統(tǒng)性、復(fù)雜性和集成性相對(duì)較高的多學(xué)科交叉高集成度自動(dòng)化控制技術(shù)。

1、壓縮機(jī)控制數(shù)字管道完整性技術(shù)

數(shù)字化管網(wǎng)建設(shè)的核心內(nèi)容是貫穿于管道全生命周期的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)和快速響應(yīng)機(jī)制。這一技術(shù)不僅含蓋了設(shè)計(jì)的初始階段、勘查，還包括建設(shè)階段的施工數(shù)據(jù)，積累了長(zhǎng)輸管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)期間個(gè)設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行參數(shù)信息，從而為數(shù)據(jù)挖掘提供數(shù)據(jù)支撐，為后期技術(shù)人員、專家分析管道完整性情況提供決策支持。

2、壓縮機(jī)高效長(zhǎng)周期運(yùn)行技術(shù)

高效長(zhǎng)周期運(yùn)行技術(shù)，主要是針對(duì)進(jìn)、出氣結(jié)構(gòu)的研究?jī)?yōu)化，通過(guò)對(duì)小間隙低泄漏平衡盤密封結(jié)構(gòu)的研究和模型級(jí)的開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)低能頭、寬工況管網(wǎng)壓縮機(jī)專用模型級(jí)的應(yīng)用要求，并通過(guò)高精度計(jì)算和可靠性技術(shù)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，以及應(yīng)用過(guò)程中的數(shù)字化管控和報(bào)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和采集。

3、多級(jí)并聯(lián)控制技術(shù)

多級(jí)并聯(lián)控制技術(shù)，是利用自動(dòng)化程控芯片技術(shù)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集后，通過(guò)計(jì)算機(jī)后臺(tái)分析，得出當(dāng)前的管網(wǎng)長(zhǎng)輸要求和能力極限等之間的關(guān)系問(wèn)題，通過(guò)多級(jí)集群控制技術(shù)與備用級(jí)聯(lián)控制實(shí)現(xiàn)全周期的自動(dòng)化控制，自行調(diào)節(jié)多機(jī)組的自動(dòng)加載、并網(wǎng)和卸載控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端的調(diào)節(jié)、輸送和監(jiān)測(cè)功能，滿足不同時(shí)段對(duì)于能源的需求，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰的作用。

五、未來(lái)天然氣儲(chǔ)運(yùn)用離心機(jī)技術(shù)發(fā)展思路

根據(jù)我國(guó)能源的需求實(shí)際，未來(lái)十年，我國(guó)將建成橫跨東西、縱貫?zāi)媳钡奶烊粴饩W(wǎng)絡(luò)格局，并且會(huì)出現(xiàn)多氣源分布、國(guó)內(nèi)國(guó)外聯(lián)動(dòng)的供氣格局。這就要求在新一批管網(wǎng)建設(shè)和LNG壓縮接收過(guò)程中，形成自適應(yīng)和數(shù)字化新技術(shù)應(yīng)用的天然氣儲(chǔ)運(yùn)工程壓縮機(jī)技術(shù)，并對(duì)現(xiàn)有技術(shù)裝備進(jìn)行優(yōu)化改造升級(jí)。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，利用離心式壓縮機(jī)既能夠滿足我國(guó)對(duì)于能源的使用需求，同時(shí)也可以提高運(yùn)輸?shù)恼w效果，防止天然氣在運(yùn)輸時(shí)其損耗過(guò)大，使用質(zhì)量不佳。在使用離心式壓縮機(jī)的過(guò)程中，需要了解其使用的方式、使用的步驟，嚴(yán)格的按照我國(guó)相關(guān)的操作規(guī)范進(jìn)行工作，防止由于工作人員的人為因素導(dǎo)致其機(jī)器的使用出現(xiàn)問(wèn)題，無(wú)法滿足使用的需求。還需要定期對(duì)離心式壓縮機(jī)進(jìn)行維護(hù)、管理，防止由于出現(xiàn)故障沒(méi)有及時(shí)的進(jìn)行解決導(dǎo)致其使用質(zhì)量不佳。

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