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）

天然氣壓縮機組是指壓縮機與發(fā)動機組成的系統(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)計采用中壓集氣、而后通過3臺往復式壓縮機組集中增壓、處理、外輸?shù)墓に嚹Ｊ剑?臺壓縮機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組5年來的運行實際，針對啟動氣工藝流程調(diào)壓閥和切斷閥不夠可靠、壓縮機組循環(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方面存在的問題，逐一進行對策研究，切實提高神木天然氣處理廠壓縮機機組節(jié)能降耗水平。

1 天然氣壓縮機組節(jié)能降耗措施研究

1.1 天然氣壓縮機組啟動氣工藝流程優(yōu)化[1]

天然氣壓縮機啟動氣主要作用分為兩部分：（1）通過啟動氣帶動預(yù)潤滑泵，用于天然氣壓縮機組啟動前的潤滑以及停機后的潤滑；（2）帶動啟動電動機，通過啟動電動機帶動飛輪，從而帶動發(fā)動機運轉(zhuǎn)，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到要求時，發(fā)動機點火開始工作，神木處理廠啟動氣設(shè)計氣來自配氣區(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，保障啟動氣用氣安全，設(shè)計流量5 100 m3/h。

在實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，壓縮機在啟停時氣量偏小、壓力不足，不能正常啟停；當壓縮機不需用啟動氣時，自力式調(diào)壓閥內(nèi)漏導致下游管線超壓，存在嚴重的安全隱患。實際使用過程中，為確保壓縮機正常啟停，需要2名員工手動控制旁通閥門開度來實現(xiàn)壓縮機的啟停，用時45 s左右，具體工藝流程圖（見圖1）。

根據(jù)壓縮機啟動氣工藝流程分析，存在主要問題是由于設(shè)計選用的自力式調(diào)壓閥及安全切斷閥為過時老舊型號，靈敏度及可操作性較低，加之壓縮機啟動氣只在壓縮機啟停時使用，一旦自力式調(diào)壓閥與安全切斷閥有內(nèi)漏，下游壓力將會達到調(diào)壓前壓力5.4 MPa，而下游啟動氣管線設(shè)計壓力2.5 MPa，存在導致下游啟動氣管線超壓，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，決定棄用原啟動氣流程，增加從壓縮機燃料氣至啟動氣工藝流程，壓縮機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，確保壓縮機安全平穩(wěn)啟停的同時也不影響其他用氣需求，工藝改造流程（見圖2）。

圖1 壓縮機原啟動氣工藝流程

圖2 壓縮機啟動氣工藝優(yōu)化后流程圖

優(yōu)化后天然氣壓縮機啟停瞬間高壓燃料氣匯管壓力在0.9～1.0 MPa，啟動完成后壓力穩(wěn)定至1.0 MPa，符合預(yù)期效果。通過工藝優(yōu)化避免了啟動氣低壓管線超壓的風險，同時也能實現(xiàn)只需1名員工通過壓縮機控制柜啟停壓縮機的目標，減少員工1人；此外實現(xiàn)自動供氣后，壓縮機啟動需要25 s左右，每次可減少啟動氣用量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組運行中參數(shù)的實時監(jiān)控及自動控制起著至關(guān)重要的作用，因此它們的可靠性及耐久性對壓縮機的正常運行相當重要。結(jié)合神木天然氣處理廠天然氣壓縮機組3年來運行實際，溫度變送器、排溫傳感器平均壽命在2個季度左右，時常因溫度、壓力參數(shù)的異常導致壓縮機組連鎖報警停機，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機組在實際運行過程中，時常出現(xiàn)溫度變送器、排溫傳感器、壓力開關(guān)等傳感器的故障，導致壓縮機非正常報警停機，通過對2016年1～12月壓縮機組運行故障停機的統(tǒng)計，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月故障停機調(diào)查表

根據(jù)表1統(tǒng)計結(jié)果，分析存在故障的主要原因為：壓縮機組在運行中不可避免的存在一定程度的震動，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)銅導線，運行中因長期震動導致導線疲勞斷裂；排溫傳感器則是因為線路快速接頭在震動中松動導致的接觸不良，造成壓力參數(shù)誤報警。

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

通過對對策后的2017年1～12月數(shù)據(jù)統(tǒng)計，未出現(xiàn)一次因溫度變送器、排溫傳感器線路震動斷裂或者接頭松動導致的壓縮機停機，同時也減少了約每年更換2次溫度變送器約12 000元的費用，以及不定期更換的發(fā)動機排溫傳感器線路接頭費用約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轉(zhuǎn)過程中受熱部件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，防止機組零部件過熱，保證壓縮機組在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。

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

通過現(xiàn)場原因分析，壓縮機組在運轉(zhuǎn)過程中存在不可避免的震動，而循環(huán)水管路部分管段采用了鋼質(zhì)硬連接，在長時間的震動拉應(yīng)力下，連接絲扣處發(fā)生松動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、機組散熱不良而造成的故障停機。

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

通過對壓縮機組循環(huán)水管路硬連接改為軟連接后，充分隔阻了機組的震動，統(tǒng)計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組故障停機，實現(xiàn)預(yù)期目標，年減少了零件加工成本3 300元。

2 結(jié)論

壓縮機組的節(jié)能降耗涉及到機組內(nèi)系統(tǒng)的方方面面，節(jié)能降耗的出發(fā)點與措施也是多種多樣。本文通過對現(xiàn)場壓縮機組運行故障停機主要原因的統(tǒng)計分析，研究制定了壓縮機組啟動氣工藝優(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，不僅降低了壓縮機組每次啟動氣用量及各種配件費用，而且最重要的是有效減少了壓縮機故障停機次數(shù)，對壓縮機組平穩(wěn)長壽運行提供了有力保障，此外，也有效提高了神木天然氣壓縮機組節(jié)能降耗水平，達到的主要效果如下：

（1）優(yōu)化了壓縮機啟動氣工藝流程，達到了壓縮機啟停每次可節(jié)約28 m3天然氣，同時還有效避免了原工藝流程可能造成的啟動氣管線超壓風險。

（2）通過增加緩震裝置，減少了天然氣壓縮機溫度變送器、壓力變送器、排溫傳感器震動斷裂導致的故障，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。