【壓縮機網(wǎng)】在當今經(jīng)濟快速發(fā)展的時代，持續(xù)增長的能源需求拉動了海上天然氣田的建設(shè)，各種類型的天然氣壓縮機應(yīng)用廣泛。主要功能是用于氣體生產(chǎn)過程中的壓縮和增壓，保持天然氣管道平穩(wěn)安全運行，促使天然氣運輸符合流程應(yīng)用要求。天然氣壓縮機型號的優(yōu)化選擇既可有效確保氣體生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和合理性，又能促進生產(chǎn)水平發(fā)展，降低能源損耗，提升企業(yè)實際經(jīng)濟效益。由此可見，如何優(yōu)化天然氣外輸壓縮機選型設(shè)計工作不容忽視，我們可以根據(jù)天然氣管道實際運營情況，科學合理地選擇壓縮機驅(qū)動方式，確保天然氣全生命周期外輸壓縮機能穩(wěn)定可持續(xù)運行。

　　1、天然氣外輸壓縮機概述

　　(1)壓縮機驅(qū)動設(shè)備分類

　　海上平臺上常用的外輸壓縮機的驅(qū)動方式有：旋轉(zhuǎn)驅(qū)動、往復驅(qū)動、離心驅(qū)動和螺旋驅(qū)動四種。其中，“回轉(zhuǎn)式壓縮機驅(qū)動”又可細分為容積式壓縮機驅(qū)動和動力式壓縮機驅(qū)動。容積式壓縮機驅(qū)動主要靠葉片或螺桿旋轉(zhuǎn)來降低或增大氣體壓力。動力式壓縮機驅(qū)動是通過旋轉(zhuǎn)葉片組向氣體傳輸能量，并把氣體壓到擴壓器上，使之控制擴壓器的速度，由氣體動能變?yōu)殪o壓能量；“往復式壓縮機驅(qū)動”即是利用汽缸內(nèi)的活塞對氣體進行壓縮，在氣缸內(nèi)部實施往復操作，不斷對天然氣進行吸入與排除操作，從而能不斷向設(shè)備施加壓力，適用于不同氣壓和不同流量。在使用往復式壓縮機進行驅(qū)動增壓時，能有效保障小流量高壓力工況的安全運行，并減小電力等各種能源的損耗，輕松實現(xiàn)節(jié)能降耗生產(chǎn)目標。因此，它是海洋天然氣工業(yè)中常用的壓縮機驅(qū)動機型；在離心運行裝置中對天然氣進行壓縮，就是“離心壓縮機驅(qū)動”，氣體流量偏小時無法實現(xiàn)較好的運行效果，但是適用于大氣體流量工況。

　　在海上氣田生產(chǎn)操作中，離心壓縮機更適用在長距離的輸氣系統(tǒng)中，可獲得較好的操作效果。在大排量場合可使用垂直式離心設(shè)備，反之可使用水平剖分式離心設(shè)備。“螺旋式壓縮機驅(qū)動”是回轉(zhuǎn)式壓縮機，主要依靠螺桿施加壓力在天然氣體上，常作為低壓氣壓縮機，將天然氣有效預增壓?？傊?，面對天然氣外輸壓縮機驅(qū)動設(shè)備的優(yōu)化選擇，要根據(jù)不同地區(qū)的氣田技術(shù)與操作標準，才能高效率、高質(zhì)量地進行天然氣生產(chǎn)。例如，當我們使用電動驅(qū)動方法時，可以優(yōu)先考慮節(jié)能型壓縮機，并結(jié)合變頻調(diào)速工藝，嘗試通過改變電源頻率實現(xiàn)節(jié)能目的，從而確保企業(yè)資源得到合理規(guī)劃。

　　(2)壓縮機驅(qū)動操作介紹

　　外輸壓縮機驅(qū)動工作原理不復雜，主要依靠電動機帶動曲軸轉(zhuǎn)動，推動活塞重復運動，即曲軸一次轉(zhuǎn)動，活塞一次相應(yīng)轉(zhuǎn)動，兩者同時運轉(zhuǎn)。此外，氣缸吸氣、壓縮和排氣都是壓縮機驅(qū)動裝置的工作過程。在具體操作中，首先，要嚴格規(guī)范操作行為，避免操作不當而引發(fā)的安全事故或者機械損壞等情況發(fā)生；其次，要加大設(shè)備管控力度，確保各設(shè)備、各部件正常運行。如有不當之處，應(yīng)及時判斷并處理，進一步保障天然氣外輸壓縮機平穩(wěn)運行。具體操作流程如下：

　　第一，在外輸壓縮機工作之前，及時檢查氣源壓力及電力絕緣、閥門等部件是否處于正常工作狀態(tài)，做好相關(guān)必要的零件潤滑處理，從而延長壓縮機使用壽命，達到降低運行成本的目的。

　　第二，執(zhí)行壓縮機的所有準備工作后，按下壓縮機“啟動”鍵。對于運行中的天然氣外輸壓縮機設(shè)備，應(yīng)注意觀察壓縮機組運行工況，嚴格控制氣體壓力和各個閥門系統(tǒng)力度，并記錄壓縮機各個設(shè)備的運行參數(shù)數(shù)據(jù)，為日后壓縮機維修復檢提供詳細數(shù)據(jù)支撐。

　　第三，當需要外輸壓縮機停止工作時，需控制進氣閥開動，根據(jù)設(shè)備實際情況按下“停止”工作按鈕后，壓縮機設(shè)備各系統(tǒng)、閥門和操作部件的檢驗、冷卻、潤滑和維修處理都需要再次檢查。最后，做好設(shè)備的掃尾整理工作，為下一次外輸壓縮機驅(qū)動方式啟動運行打下堅實基礎(chǔ)。

　　2、天然氣外輸壓縮機選型要求

　　就目前情況而言，離心式壓縮機的優(yōu)勢是：排量大、操作外形小，有效減小了設(shè)備占地空間，使其能夠適應(yīng)更多的海上操作平臺；但其不足之處表現(xiàn)在設(shè)備購買、維修等方面較為昂貴，需要大規(guī)模投資。并且，離心式壓縮機調(diào)節(jié)壓力與流量范圍有一定的限制，不具備較高的性價比，會造成不必要的企業(yè)資金浪費；往復式壓縮機最顯著的優(yōu)勢是：流量與壓力可調(diào)節(jié)范圍大，可適應(yīng)不同的海上操作平臺工作需求；但其不足之處是設(shè)備整體結(jié)構(gòu)較為復雜，零部件較多，后續(xù)不易維修和保養(yǎng)。另外，往復式壓縮機相比離心式壓縮機而言，尺寸和重量都偏大，一方面是運輸不太方便，另一方面是占地空間較大。因此，海上天然氣田的建設(shè)需要根據(jù)實際情況和主要控制點需求針對性且合理地選擇最優(yōu)機型，才能達到高質(zhì)量地發(fā)展，從而確保企業(yè)長遠的經(jīng)濟效益。

　　(1)天然氣量要求

　　在選擇具體的壓氣機驅(qū)動方式時，具體問題具體分析綜合考慮氣量。舉例來說，當天然氣的標況產(chǎn)量為120000m3/h、出口壓力為7.9MPa時，外輸壓力為中等，但外輸流量較大。往復式壓縮機一般情況為活塞式壓縮驅(qū)動方式，會改變腔體容積，適用于壓力較高但流量較小的情況。離心式壓縮機驅(qū)動相比往復式壓縮機驅(qū)動更為適合。因此，就目前情況來看，天然氣在處于120000m3/h的標準產(chǎn)氣量、7.9MPa的出口壓力時，將會產(chǎn)生較大的流量和適中的壓力，此時選擇離心壓縮機驅(qū)動最為合理。這是因為往復式壓縮機多是采用活塞式設(shè)備，需要通過不停運作的活塞，才能有效改變墻體內(nèi)部容積，所以適用于流量較小、壓力較高的天然氣田。

　　(2)海洋平臺空間要求

　　按照海洋平臺的實際應(yīng)用來看，操作空間有限，但卻需要支持各種生產(chǎn)活動，我們需要考慮選擇的壓縮機驅(qū)動方式是否符合海洋平臺空間要求。離心式壓縮機驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單、小巧精致，占地面積不大，且在大流量外輸工況下配置臺數(shù)少，能大幅減少天然氣外輸壓縮機占用海洋平臺空間以及實際運營成本。

　　(3)海洋平臺適用要求

　　在海洋平臺中，壓縮機驅(qū)動方式需要選擇日常維護保養(yǎng)頻率較低、不易磨損且運行時間較長的驅(qū)動方式。因此，離心式壓縮機驅(qū)動因結(jié)構(gòu)相對簡單，運行平穩(wěn)，能有效減少磨損程度，保障壓縮機長時間運行，符合海洋平臺適用要求。

　　(4)供電形勢分析

　　天然氣外輸壓縮機驅(qū)動方式的選擇，應(yīng)考慮電源形式、氣量大小及高抽氣壓力裝置的適用性。壓縮機的驅(qū)動裝置在額定功率設(shè)計時，要求比壓縮機軸功率大，留出足夠的空間，避免超載。此外，外輸壓縮機在驅(qū)動方式的選擇上還要跟上具體運行環(huán)境的特點，及時調(diào)整運行功率。

　　(5)驅(qū)動設(shè)備分析

　　只有當驅(qū)動設(shè)備符合壓縮機的轉(zhuǎn)速需求時，才能最大限度降低機械磨損程度，進而延長壓縮機的使用壽命。因此，在燃料選擇時，我們應(yīng)基于能源角度優(yōu)先選擇天然氣燃料，簡化發(fā)電過程中的操作流程和減少不必要的設(shè)備投入，進一步緩解海上平臺供電緊張的困境。尤其是氣量較大時，使用高排壓力設(shè)備更為合適。總之，選擇具體驅(qū)動設(shè)備時，一定要注重其設(shè)計額定功率的數(shù)值，并將其與壓縮設(shè)備的軸功率相對比。具體來說，即設(shè)計額定功率要大于軸功率，且要預留出一定的調(diào)節(jié)范圍，才能有效規(guī)避超載等問題。另外，在選擇驅(qū)動類型時，要根據(jù)不同的操作環(huán)境，針對性調(diào)整運行功率，才能優(yōu)選出最佳的驅(qū)動設(shè)備方案。

　　因此，根據(jù)以上情況所述，目前在海上平臺氣田開采中，選用離心壓縮機驅(qū)動是最佳的選擇，既能滿足天然氣量、海、臺空間要求及適用要求，又能最大限度降低企業(yè)成本支出，提高利潤空間，促進我國石油開采行業(yè)繁榮發(fā)展。

　　3、壓縮機整體設(shè)計思路

　　(1)選型基礎(chǔ)

　　通常情況下，配置天然氣壓縮機是為了滿足開發(fā)過程中的不同情況，才能確保海上氣田的氣產(chǎn)量。因此，一定要考慮工藝設(shè)計系數(shù)，才能滿足區(qū)域全部投產(chǎn)后的外輸壓力需求。具體詳見表1。

　　(2)設(shè)計思路

　　首先，我們要收集壓縮機在不同工況下的參數(shù)信息，以此確定壓縮機形式等內(nèi)容；其次，要根據(jù)壓縮機不同工況排除初步設(shè)計方案，提高后續(xù)工作的效率與質(zhì)量；最后，深入分析不同的影響因素，才能確定最適合該地區(qū)的壓縮機驅(qū)動形式。

　　4、海上氣田天然氣外輸壓縮機驅(qū)動優(yōu)化設(shè)計

　　(1)優(yōu)化建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施

　　對于運行中的外輸壓縮機消耗大量電能的情況，需要滿足安全與穩(wěn)定性要求，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。比如，配電網(wǎng)的電纜、壓縮機的運行狀況、實際運行工況等，分析各部分運行數(shù)據(jù)信息，發(fā)揮基礎(chǔ)工作的作用。合理控制基礎(chǔ)配電箱柜的容量，滿足海上氣田天然氣外輸?shù)男枨螅鋵嵀h(huán)境影響因素的保護設(shè)施，規(guī)避該區(qū)域因海上特殊作業(yè)出現(xiàn)連接點腐蝕等情況。另外，完善噪聲監(jiān)管體系、電流量體系，記錄相關(guān)運行參數(shù)，為準確判斷外輸壓縮機是否故障提供數(shù)據(jù)支撐。

　　(2)優(yōu)化配置防護系統(tǒng)

　　針對海上氣田平臺作業(yè)的特殊情況，綜合防護系統(tǒng)可為壓縮機、儲氣罐等設(shè)備提供備用保護，保護專業(yè)的電纜接口。要及時做好設(shè)備葉片、保護罩及活動桿的安裝工作，避免天然氣外運后期操作時發(fā)生劇烈震動。綜合防護系統(tǒng)在聯(lián)接各電纜接口區(qū)時，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的綜合管理系統(tǒng)，避免接口區(qū)被海水侵蝕，降低接口強度。此外，優(yōu)化配置保護系統(tǒng)和壓縮機設(shè)備運行波動性，應(yīng)及時安排專業(yè)技術(shù)人員對儲氣罐和固定裝置的連接強度進行檢測，選擇專業(yè)防銹材料，連接法蘭部位，避免設(shè)備發(fā)生大規(guī)模銹蝕。

　　(3)優(yōu)化建設(shè)管理系統(tǒng)

　　在壓縮機建設(shè)管理系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的就是相關(guān)工作人員專業(yè)素養(yǎng)，既要保障天然氣外輸壓縮機各專業(yè)設(shè)備平穩(wěn)安全運行，又要對運行現(xiàn)狀進行合理分析、管理和探討。保持天然氣外輸壓縮機長期穩(wěn)定運行。例如，海上氣田平臺運行的壓縮系統(tǒng)，工作人員需要根據(jù)具體設(shè)備類型、型號及工作原理為依據(jù)，對相關(guān)設(shè)備問題及管理方式展開分析、調(diào)查和歸納，不斷完善工作管理體系，確保設(shè)備正常運行。若設(shè)備系統(tǒng)運行出現(xiàn)問題或者穩(wěn)定性能降低時，要以最快速度找準問題所在，發(fā)揮強有力的專業(yè)素養(yǎng)促進天然氣外輸壓縮機平穩(wěn)運行。

　　(4)優(yōu)化運行系統(tǒng)

　　對壓縮機傳動系統(tǒng)進行優(yōu)化時，必須明確設(shè)備的型號和工作原理，并根據(jù)具體情況進行分析判斷，以確定系統(tǒng)是否正常、安全、穩(wěn)定。此外，升級人力資源管理系統(tǒng)，注重工作人員的專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)與教育。其專業(yè)素養(yǎng)決定了在設(shè)備發(fā)生故障時能否第一時間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行的問題和缺陷，展開檢測工作，并采取針對性的設(shè)備維修保養(yǎng)工作，最大限度降低企業(yè)經(jīng)濟損失，節(jié)約運營成本。

　　5、結(jié)束語

　　綜上所述，天然氣壓縮機組驅(qū)動方式的優(yōu)化設(shè)計是一項極具挑戰(zhàn)性且具有開創(chuàng)意義的工作，對天然氣管道實際運行具有很高研究價值，其重要性在外輸壓縮機驅(qū)動設(shè)計和優(yōu)化運行工作中日益突出。因此，優(yōu)化天然氣外輸壓縮機驅(qū)動設(shè)計，考慮管道實際運輸量及能源價格變化對天然氣驅(qū)動比選方式的影響，因地制宜，具體問題具體分析制定出最科學合理的驅(qū)動方式優(yōu)化設(shè)計方案，優(yōu)化建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施，滿足安全與穩(wěn)定性要求；優(yōu)化配置防護系統(tǒng)，避免設(shè)備出現(xiàn)模銹蝕情況；優(yōu)化建設(shè)管理系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行問題；優(yōu)化運行系統(tǒng)，減少設(shè)備故障支出成本，促進天然氣外輸平穩(wěn)經(jīng)濟運行。

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