孫業(yè)

【摘要】氣田開采后期氣量減少，井口壓力逐漸降低，天然氣壓縮機不能穩(wěn)定在設定的工況下運轉造成故障停機，配件加速損耗。因此必須通過安裝壓縮機自動補氣裝置穩(wěn)定壓縮機進口壓力在設定范圍內；使壓縮機在非額定運行工況下能夠正常平穩(wěn)運轉；降低壓縮機的故障率、提高壓縮機在氣田開采中的適應性。

【關鍵詞】天然氣；DPC2803；天然氣壓縮機；補氣

引言

壓縮機在運轉時，往往因壓縮機排氣參數的改變，使機器實際運行點偏離設計工況，從而改變壓縮機的負載特性。運行時天然氣壓縮機進氣壓力隨著氣井儲量遞減而井壓逐漸下降，活塞完成一個循環(huán)所吸入的氣體體積折算到標準狀況下的流量就隨著減少。此外，克75天然氣處理工藝必須要求增壓、換熱、節(jié)流后天然氣溫度在-10℃～-15℃之間，所以環(huán)境溫度不變時進氣壓力降低而排氣壓力恒定，壓比會升高，使容積系數下降，排氣量降低。

1、DPC2803壓縮機技術的難點

天然氣壓縮機，進氣壓力不斷降低，排氣溫度逐漸上升，排氣量不斷下降，無論是安全性和輸氣需要，都要求進行相應的調節(jié)。

轉速調節(jié)：壓縮機功率變化與轉速成正比，因此可以對天然氣壓縮機進行排氣量和功率調節(jié)。而整體式天然氣壓縮機的發(fā)動機是二沖程的燃氣發(fā)動機，具有一定的調速范圍，可以實現壓縮機轉速的調節(jié)。但是過低的轉速（<350rpm）容易造成在進氣壓力變化時非正常停機以及加劇缸內積碳。

余隙調節(jié)：天然氣壓縮機在一級缸頭往往配置有余隙缸，通過改變余隙活塞的位置來改變余隙容積。設計工況的余隙是最小余隙。進站壓力隨著時間遞減時，余隙應調至大值，以平衡進口壓力減少所引起的功率下降，使壓縮機不至于在低功率的負荷下運轉，同時達到保持較大排氣量的目的。

單作用運行：壓縮機氣缸只在載荷一端來壓縮氣體，但是在兩用一備的運行并車下，不能靈活組合適應原料氣的氣量，且改變了氣流脈沖頻率，容易使壓縮機機體振動加劇，造成十字頭、活塞桿等連接部位曠動，出現故障，因此單作用運行并不能達到穩(wěn)定的運行效果。

以現有工藝條件無法解決DPC2803壓縮機在非額定工況下正常運轉的問題，同時五八區(qū)氣田進入開采后期，無法對單井調產，也就無法實現穩(wěn)定氣源保證平穩(wěn)的額定工況，必須從其它節(jié)點尋找解決問題的突破口。

2、壓縮機的技術創(chuàng)新

一般自力式調壓閥單純靠彈簧彈性系數設定調節(jié)范圍，反應較慢，靈敏度較低，氣田開采到后期，氣井攜液能力較差，所以氣量會有波動，造成壓縮機進口壓力波動而故障停機。

而C1P控制器帶比例、積分控制，相當一個氣動的變送器。通過波紋管提高反饋壓力控制擋板運動速度、靈敏度，排放閥門動作的氣源壓力，從而控制閥門的開關量。這種結構使控制器的輸出開關從完整的輸出壓力信號。此功能降低了感應彈簧彈性系數，提高了閥門的反應速度與控制靈敏度，能夠更有效的降低壓縮機的故障停機率，保證氣田穩(wěn)定連續(xù)生產。

3、壓縮機的技術的先進性分析

3.1自力式調節(jié)閥

自力式調節(jié)閥是一種無須外加驅動能源，依靠被測介質自身的能量，按設定值進行自動調節(jié)的控制裝置。它集檢測、控制、執(zhí)行諸多功能于一身，自成一個獨立的儀表控制系統(tǒng)。具有以下特點：無需外加驅動能源；節(jié)能，運行費用低；適用于爆炸性危險環(huán)境，安全性高；結構簡單，維護工作量??；可以實現無人值守；集變送器、控制器及執(zhí)行機構的功能于一體，價格低廉，節(jié)約工程投資。

以油田常用的三相分離器為例，使用自力式調節(jié)閥工程投資僅為使用電動單元組合儀表的三分之一。配置的C1控制器通過儀表風壓力與閥門進口壓力成反比控制閥門開關量。比例波紋管連接閥門進口的壓力，壓在連接梁感受到壓力的變化。通過梁調節(jié)排氣閥撥片的開度，從而改變驅動閥門動作的氣源壓力，與閥門內彈簧彈力成比例控制閥門開度。

3.2氣動調節(jié)閥

氣動調節(jié)閥通過控制模塊，采集閥前反饋壓力信號，按照設定值依靠輸出24V電壓電流控制閥門定位器從而驅動執(zhí)行機構進行自動調節(jié)的控制裝置。氣動調節(jié)閥主要由DCS控制系統(tǒng)，閥門定位器、氣動閥、壓力變送器組成的控制回路。具有以下特點：可實現遠程觀察運行狀態(tài)；調量小，精確度高；適用于爆炸性危險環(huán)境，較安全；可實現無人值守。

3.3自力式調節(jié)閥的優(yōu)點

自力式調節(jié)閥與氣動調節(jié)閥相比具有以下幾方面優(yōu)點：（1）氣動調節(jié)閥需要24V供電，而自力式調節(jié)閥不需要。天然氣壓縮機基本置于室內，在有限的空間中自力式調節(jié)閥安全性更高。（2）自力式調節(jié)閥純機械結構控制，氣動調節(jié)閥屬于精密儀器，易干擾。相比較自力式調節(jié)發(fā)操作簡單，運行維護方便.（3）自力式調節(jié)閥比氣動調節(jié)閥工作原理簡單。成本低。

4、壓縮機自動補氣工藝技術成果應用

通過補氣閥將對應的壓縮機出口高壓氣補充至壓縮機進口，保證了壓縮機在額定負荷下正常平穩(wěn)的運行。在原料氣氣量不變的基礎上，2011年4月26日3號天然氣壓縮機投用補氣系統(tǒng)。可以通過補氣閥調節(jié)，壓縮機進氣壓力實現設定范圍0.5-0.9Mpa，對該壓縮機進行運行狀態(tài)跟蹤考核。根據設備實際運轉記錄趨勢可以看出，3號壓縮機在額定不同轉速下，均可以達到額定設計載荷，3個動力缸溫度相差小，且進口壓力保持不變。說明補氣系統(tǒng)可以根據壓縮機不同負載能力補充對應的處理氣量，從而壓使壓縮機在穩(wěn)定的工況內正常運轉。不會因為往往因進氣參數（壓力、溫度）逐漸遞減，即壓縮機排氣參數的改變，使機器實際運行點偏離設計工況，從而改變了壓縮機的負載特性。消除了壓縮機的變工況運行狀態(tài)。該結果表明克75天然氣處理站工藝優(yōu)化取得了實際效果。

5、效益評價

5.1經濟效益

2011年4月26日，3號壓縮機安裝補氣系統(tǒng)后可以再設定的工況下正常運轉，消除了平均每月因壓縮機動力缸積碳非正常狀態(tài)故障停機，減少了放空量損失。

消除壓縮機長期在低負荷下運轉，減少造成曲軸受力不均造成偏磨，增長了DPC2803天然氣壓縮機的大修周期。DPC2803天然氣壓縮機大修一次費用230000元，三臺壓縮機為690000元。降低了動力端由于潤滑油不能充分燃燒，造成氣門和活塞環(huán)積碳。因此補氣系統(tǒng)延長了部分配件的使用周期。改造后壓縮機的運轉平穩(wěn)，降低了故障率，延長了配件使用周期，減少了大修一次，節(jié)約費用約989418元。

5.2社會效益

通過重新選型改造DP2803天然壓縮機的補氣執(zhí)行機構，實現該壓縮機補氣功能。首先消除壓縮機在非設定工況下低負荷運轉的狀態(tài)。在不穩(wěn)定工況下，該壓縮機均能以額定負荷平穩(wěn)運轉。該系統(tǒng)提高了天然氣壓縮機在氣田晚期開采應用的適應性，降低了壓縮機的故障率，并且減少人員的工作強度。

在我廠也是首先使用自力式調節(jié)閥作為天然氣壓縮機的補氣裝置。該裝置在天然氣增壓處理中安全系數更高，工藝簡單維護簡便，且成本低。訂制庫伯壓縮機配件周期長，只能采取預見性訂購配件，成本高，使用率低。使用該補氣系統(tǒng)簡化了工藝，降低了故障率因此實用性與推廣性更強。