魏祥和

摘要：本著優(yōu)化機組運行、節(jié)能減排的目的，西部管道公司對49臺壓縮機組運行情況進行分析，并對其邏輯進行了認真研究，發(fā)現(xiàn)GE燃驅壓縮機組在吹掃置換邏輯、燃料氣加熱邏輯及干氣密封加熱器供氣溫度設定方面存在可優(yōu)化空間。針對上述問題，西部管道公司組織進行技術攻關，最終確定了優(yōu)化方案，達到了節(jié)能減排的效果。

關鍵詞：壓縮機；順控邏輯；干氣密封；支撐拉簧；燃料氣；節(jié)能減排 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH45 文章編號：1009-2374（2015）34-0078-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.040

1 概述

西部管道公司所轄西一線西段、西二線西段及輪吐線一期GE燃驅機組共計49臺，因設計及控制邏輯不盡合理，在啟機過程中存在過量放空、干氣密封故障率偏高等問題。為此，公司對此進行了研究，并提出了切實可行的優(yōu)化方案。

2 存在問題及原因分析

2.1 天然氣吹掃置換邏輯不合理

按照邏輯，在壓縮機組進口加載閥及自動放空閥全開后，系統(tǒng)先執(zhí)行120s清吹，同時，系統(tǒng)根據入口壓力與預設TC（此處為4s）的微分計算，當計算值≤N2值且清吹120s進程結束后，開始執(zhí)行天然氣吹掃置換，時間設定為600s，此時壓縮機天然氣置換進程結束。整個啟機階段吹掃時間長達15min，時間過長。按照壓縮機組實際運維的需要和特點，管道壓縮機組需要定期切換或每月對備用機組熱啟盤車，壓縮機組自身啟停較為頻繁。對于目前全線已有的49臺GE燃驅機組而言，因為以上原因，全年啟機過程的天然氣過度放空量相當巨大，通過對程序的優(yōu)化改進，節(jié)能減排效益相當明顯。

2.2 燃料氣加熱邏輯不合理

按照邏輯，壓縮機組啟動時，若燃料氣溫度低于35℃將進行加熱，加熱時間一般在2min左右。此時，機組進入天然氣吹掃階段，此過程中因燃料氣無流通導致溫度迅速下降，程序將對燃料氣進行再次加熱。所以，啟機過程中，一般會出現(xiàn)至少兩次以上燃料氣反復放空加熱的情況，尤其是每年的11月至來年4月份，燃料氣反復加熱放空更是在三次以上。邏輯不合理導致燃料氣多次加熱、放空，浪費較為嚴重。

2.3 干氣密封加熱器供氣溫度設定不合理

首先，按照干氣密封密封氣供氣要求，一般控制進入密封腔的干氣溫度高于其工作壓力下的露點溫度20℃以上為宜?，F(xiàn)有控制邏輯，干氣密封加熱器加熱溫度設定為25℃，經過加熱后的密封氣經差壓調節(jié)閥、孔板后，最終進入干氣密封腔的溫降在20℃以上，由此導致干氣密封配套的“C”型密封圈、“O”型圈等低溫硬化，進而影響密封的浮動性，導致靜態(tài)充壓時或運轉時靜環(huán)追隨性下降，密封失效；其次，低溫也易導致重烴組分或少量水汽在摩擦副端面凝析，在動靜環(huán)接觸端面間產生粘附效應，由此導致啟動時動環(huán)的初始啟動扭矩過大，進而導致動靜環(huán)端面磨損、采用支撐拉簧傳遞扭矩的干氣密封則易出現(xiàn)拉簧因扭矩過大而變形、損壞、脫落等問題，最終也導致密封的失效；最后，按照原有邏輯，干氣密封密封氣啟動時，在系統(tǒng)完成GG箱體120s清吹后，壓縮機進口加載閥開啟，進行離心壓縮機的缸體吹掃、均壓過程。因此在壓縮機缸體進氣前，干氣密封預投用時間僅120s，無法保證較低溫度的密封氣加熱到設定溫度的要求。

3 優(yōu)化措施

針對上述問題，西部管道公司結合現(xiàn)場實際情況，經過系統(tǒng)分析并與GE廠家聯(lián)系溝通，對壓縮機組控制邏輯進行了優(yōu)化，提出了具體的改進措施，具體如下：

3.1 優(yōu)化壓縮機天然氣吹掃置換邏輯

根據計算，壓縮機天然氣吹掃置換所用介質消耗量（體積流量）控制在待置換空間的5～7倍即可滿足要求，經與GE廠家溝通并系統(tǒng)計算，確認原邏輯置換時間過長，可以通過取消壓縮機入口壓力微分計算，直接根據置換所需天然氣體積流量確定吹掃置換時間。經計算，在壓縮機進口加載閥、自動放空閥全開且入口壓力達到29psi（2bar）開始吹掃計時，吹掃420s后進程結束，壓縮機自動放空閥關閉。為保證置換合格，在以上程序變更的基礎上，同步對壓縮機進口加載閥后限流孔板進行了更改，孔板直徑由原先的20mm變更為13mm。通過以上調整，經現(xiàn)場測試，壓縮機自加載閥開啟至自動放空閥關閉結束吹掃進程，置換時間在7.5min左右，此時壓縮機缸體壓力在9bar左右，吹掃時間大大縮短。

3.2 優(yōu)化燃料氣加熱邏輯

針對燃料氣加熱邏輯存在的問題，經過反復研究，確定在原有功能模塊“RUNG_4”中增加“L2PCRR”（離心壓縮機均壓完畢）條件，將燃料氣加熱進程優(yōu)化至機組完成均壓進程后，徹底消除了燃料氣反復放空加熱的問題。修改后邏輯如圖1所示：

修改后的邏輯取消了對于離心壓縮機入口壓力的微分計算，直接根據置換所需天然氣的體積流量的詳細計算結果，確定了吹掃置換計時的起止時間。按照計算結果，在壓縮機進口加載閥、自動放空閥全開后且壓縮機入口壓力29psi（2bar）時開始吹掃計時，在吹掃420s后，吹掃進程結束，壓縮機自動放空閥關閉。為保證置換合格，在以上程序變更的基礎上，通過計算，同步對壓縮機進口加載閥后限流孔板進行了更改，孔板直徑由原先的20mm變更為13mm。通過優(yōu)化，GE燃驅機組啟機過程中，天然氣放空量明顯降低，在西二線瑪納斯站3臺機組上測試均正常。

通過以上調整，經測試，壓縮機自加載閥開啟至自動放空閥關閉，結束吹掃進程，置換時間在7.5min左右，此時壓縮機缸體壓力在9bar左右。

3.3 優(yōu)化干氣密封供氣溫度

通過對干氣密封供氣溫度進行研究，進行了如下調整：一是提高干氣密封加熱器控制溫度設定值，由25℃提高至45℃，這樣可以保證進入干氣密封密封腔的天然氣溫度至少在20℃以上，滿足密封的運行要求；二是啟機進程中，推遲離心壓縮機缸體吹掃及均壓進程。在GG箱體清吹完成后，開啟離心壓縮機加載閥指令發(fā)出前，增加600s延時，使干氣密封供氣閥在離心壓縮機缸體進氣前提前開啟720s，充分保障密封氣加熱及密封腔清吹，改善了干氣密封的工作環(huán)境，提高了干氣密封的可靠性。

4 改進后的效果評估

針對上述措施，西部管道公司對西二線瑪納斯壓氣站3臺壓縮機組邏輯進行了調整，經過現(xiàn)場測試，效果良好。

4.1 離心壓縮機缸體置換清吹節(jié)約天然氣耗量

單臺壓縮機組離心壓縮機單次啟機吹掃節(jié)約天然氣放空量3425.89Nm3，單臺機組每月必須正常暖機啟動一次，年度啟機12次以上（還不考慮非計劃的ESD聯(lián)鎖跳機情況），節(jié)約放空天然氣量為41110.68Nm3。全線共計49臺GE燃驅機組，不計算ESD跳機情況，僅計算正常運維及切換操作，全年預計節(jié)約放空量2014423.32Nm3天

然氣。

4.2 燃氣發(fā)生器燃料氣加熱放空優(yōu)化節(jié)約天然氣耗量

結合全年氣溫變化，單臺燃驅壓縮機組單次啟機燃料氣重復加熱次數平均減少2次，由此可以節(jié)約天然氣放空量330.82Nm3，年度啟機12次以上（還不考慮非計劃的ESD聯(lián)鎖跳機情況），節(jié)約放空天然氣量為3969.84Nm3。全線共計49臺機組，單臺機組每月正常暖機啟動一次，不計算ESD跳機情況，僅計算正常運維及切換操作，全年預計節(jié)約放空量194522.16Nm3天然氣。

4.3 合計節(jié)約天然氣放空耗量

按照運維手冊要求，在正常運維及切換操作中，單臺機組單次啟機節(jié)約天然氣耗量3756.71Nm3，年度單臺機組節(jié)約天然氣45080.52Nm3。全線49臺GE燃驅機組，優(yōu)化后全年天然氣節(jié)能減排量為2208945.48Nm3，按2元/Nm3計算，合441.8萬元，節(jié)能減排效果極其顯著。這樣，經過優(yōu)化，公司每年可節(jié)約天然氣2208945.48Nm3，同時隨著機組啟機進程延長，干氣密封所受沖擊減小，工作環(huán)境改善，干氣密封可靠性大幅提高。

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（責任編輯：黃銀芳）