許彥博 許鐵 許元偉 張軒 穆承廣

（1.中國(guó)石油北京油氣調(diào)控中心；2.中國(guó)石油管道科技研究中心；3.中國(guó)石油北京天然氣管道有限公司大港儲(chǔ)氣庫(kù)分公司）

燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組的試驗(yàn)與分析

許彥博1許鐵2許元偉3張軒2穆承廣2

（1.中國(guó)石油北京油氣調(diào)控中心；2.中國(guó)石油管道科技研究中心；3.中國(guó)石油北京天然氣管道有限公司大港儲(chǔ)氣庫(kù)分公司）

簡(jiǎn)稱(chēng)Solar燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組（Solar），被應(yīng)用于是天然氣輸送管線(xiàn)、儲(chǔ)氣庫(kù)上的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組的效率測(cè)定是十分重要的，燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組是否能在高效區(qū)工作，對(duì)于輸氣管線(xiàn)系統(tǒng)耗能水平的高低具有重要的影響。通過(guò)Solar燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組在不同運(yùn)行工況下效率試驗(yàn)，計(jì)算出了不同轉(zhuǎn)速下的效率值，得到性能曲線(xiàn)，為Solar燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了數(shù)據(jù)支持。

天然氣輸送管道；燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組；效率

1 設(shè)備概況與站場(chǎng)運(yùn)行工況

目前Solar燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組，是天然氣輸送管道、儲(chǔ)氣庫(kù)上的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，為了提高Solar燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組出力，降低能源消耗，我們對(duì)泰安站4#機(jī)組Solar燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)效率試驗(yàn)。

Solar屬于航改輕型燃?xì)廨啓C(jī)，功率7.1MW、14級(jí)軸流式壓氣機(jī)，壓比為16.5∶1，動(dòng)力透平為2級(jí)，燃?xì)獍l(fā)生器、動(dòng)力透平的額定轉(zhuǎn)速為15200r/min，熱效率35%[1-3]。泰安站共有4臺(tái)壓縮機(jī)機(jī)組，分別為2臺(tái)西門(mén)子電驅(qū)機(jī)組與2臺(tái)Solar燃驅(qū)機(jī)組，開(kāi)展試驗(yàn)前，為單臺(tái)運(yùn)行。在測(cè)試4#機(jī)組的過(guò)程中，為了升高機(jī)組轉(zhuǎn)速和提高工藝氣流量，站場(chǎng)改為4#機(jī)組與1#機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行工藝；依據(jù)SY/T6637—2012《輸氣管道系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》[4]對(duì)4#機(jī)組Solar現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)期間天然氣組分保持不變[5-6]。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)考慮到安全因素，天然氣壓力和溫度的測(cè)量均采用現(xiàn)場(chǎng)儀表，現(xiàn)場(chǎng)儀表在檢定有效期范圍內(nèi)，合格滿(mǎn)足要求。由于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工藝條件限制，分別調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速，對(duì)7575r/min、9075r/min、10665r/min、12240r/min、13740r/min共5個(gè)工況點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)機(jī)組運(yùn)行工況穩(wěn)定。每個(gè)工況連續(xù)試驗(yàn)1h，并每隔15min記錄一組數(shù)據(jù)；試驗(yàn)參數(shù)與試驗(yàn)儀器見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)儀器儀表

FLUXUSG601超聲波流量計(jì)測(cè)量工藝氣和燃料氣流量，從站內(nèi)壓力、溫度傳感器讀取現(xiàn)場(chǎng)的工藝氣壓力與溫度，采用精密水銀溫度計(jì)、氣壓計(jì)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)；根據(jù)FLUXUSG601超聲波流量計(jì)測(cè)量設(shè)備的使用要求，為達(dá)到更為精確的測(cè)量數(shù)值，測(cè)量位置選擇在機(jī)組工藝氣出口15倍管徑長(zhǎng)的直管段上，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)表2可以看出，機(jī)組在工況3，轉(zhuǎn)速10665r/min，工藝氣流量267.6km3/h（標(biāo)況）工況下運(yùn)行，運(yùn)行效率小于或等于24%，沒(méi)有達(dá)到SY/T6837—2011《油氣輸送管道系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)規(guī)范》[7]標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的節(jié)能限定值（機(jī)組效率大于或等于24%）的要求；在工況4機(jī)組轉(zhuǎn)速12240r/min，工藝氣流量334.0km3/h（標(biāo)況）和工況5機(jī)組轉(zhuǎn)速13740r/min，工藝氣流量389.5km3/h（標(biāo)況）工況下運(yùn)行，機(jī)組效率達(dá)到SY/T6837—2011《油氣輸送管道系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的節(jié)能限定值。因此，機(jī)組維持在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，在保證輸送工藝的同時(shí)，確保效率最高，能耗最低。

表2 試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)

同時(shí)，機(jī)組隨著轉(zhuǎn)速的增加，機(jī)組效率呈現(xiàn)波動(dòng)變化趨勢(shì)，這是由于機(jī)組轉(zhuǎn)速升高后，工藝氣流量匹配情況不同，機(jī)組在工況4和工況5轉(zhuǎn)速下的工藝氣流量處于機(jī)組運(yùn)行最佳工況區(qū)，因而機(jī)組效率較高；壓縮機(jī)有效功率、燃?xì)廨啓C(jī)效率、輸出功率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，機(jī)組效率隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速的升高，工藝氣流量的增加而提高，5個(gè)工況之間機(jī)組效率比較分別提高5.135%，4.266%，2.696%，2.932%并逐漸趨于平緩；燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)機(jī)組效率隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)機(jī)組效率隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系

從圖1看出，隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速的升高，工藝氣流量的增加，機(jī)組效率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，機(jī)組運(yùn)行工況雖然達(dá)到了轉(zhuǎn)速13740r/min，工藝氣流量389.500m3/h（標(biāo)況）現(xiàn)場(chǎng)允許運(yùn)行最佳工況；但機(jī)組運(yùn)行沒(méi)有達(dá)到額定轉(zhuǎn)速15200r/min的最大運(yùn)行工況；隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速的升高，工藝氣流量的增大，機(jī)組效率還在繼續(xù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，運(yùn)行工況沒(méi)有達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，以后試驗(yàn)應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)工藝條件允許的情況下，調(diào)整機(jī)組運(yùn)行工況，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速15200r/min最大運(yùn)行工況試驗(yàn)機(jī)組效率[8]，取得最佳試驗(yàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)Solar燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組在不同運(yùn)行工況下效率試驗(yàn)，計(jì)算出了不同轉(zhuǎn)速下的效率值，充分了解了機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行狀況，作出性能曲線(xiàn)圖，用于天然氣輸送管道生產(chǎn)調(diào)控系統(tǒng)制定運(yùn)行方案，調(diào)整運(yùn)行工況，指導(dǎo)燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組在不同運(yùn)行工況下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，使得燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組在高效區(qū)下運(yùn)行。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，燃?xì)廨啓C(jī)天然氣壓縮機(jī)組在高效區(qū)運(yùn)行可提高機(jī)組效率2.696%以上，運(yùn)行天然氣輸送管道耗氣量為5249×104m3（標(biāo)況）天然氣，年可節(jié)約141.51×104m3（標(biāo)況）天然氣；起到了良好節(jié)能效果，為天然氣輸送管道安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了數(shù)據(jù)支持。

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10.3969/j.issn.2095-1493.2017.09.003

許彥博，工程師，2010年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）（油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專(zhuān)業(yè)），從事油氣輸送調(diào)控工作，E-mail：xyb@petrochina.com.cn，地址：北京市東城區(qū)東直門(mén)北大街9號(hào)中國(guó)石油大廈，100007。

2017-04-11

（編輯沙力妮）