【壓縮機網(wǎng)】在當今經(jīng)濟快速發(fā)展的時(shí)代，持續增長(cháng)的能源需求拉動(dòng)了海上天然氣田的建設，各種類(lèi)型的天然氣壓縮機應用廣泛。主要功能是用于氣體生產(chǎn)過(guò)程中的壓縮和增壓，保持天然氣管道平穩安全運行，促使天然氣運輸符合流程應用要求。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(guò)程的穩定性和合理性，又能促進(jìn)生產(chǎn)水平發(fā)展，降低能源損耗，提升企業(yè)實(shí)際經(jīng)濟效益。由此可見(jiàn)，如何優(yōu)化天然氣外輸壓縮機選型設計工作不容忽視，我們可以根據天然氣管道實(shí)際運營(yíng)情況，科學(xué)合理地選擇壓縮機驅動(dòng)方式，確保天然氣全生命周期外輸壓縮機能穩定可持續運行。

　　1、天然氣外輸壓縮機概述

　　(1)壓縮機驅動(dòng)設備分類(lèi)

　　海上平臺上常用的外輸壓縮機的驅動(dòng)方式有：旋轉驅動(dòng)、往復驅動(dòng)、離心驅動(dòng)和螺旋驅動(dòng)四種。其中，“回轉式壓縮機驅動(dòng)”又可細分為容積式壓縮機驅動(dòng)和動(dòng)力式壓縮機驅動(dòng)。容積式壓縮機驅動(dòng)主要靠葉片或螺桿旋轉來(lái)降低或增大氣體壓力。動(dòng)力式壓縮機驅動(dòng)是通過(guò)旋轉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(dòng)能變?yōu)殪o壓能量；“往復式壓縮機驅動(dòng)”即是利用汽缸內的活塞對氣體進(jìn)行壓縮，在氣缸內部實(shí)施往復操作，不斷對天然氣進(jìn)行吸入與排除操作，從而能不斷向設備施加壓力，適用于不同氣壓和不同流量。在使用往復式壓縮機進(jìn)行驅動(dòng)增壓時(shí)，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(shí)現節能降耗生產(chǎn)目標。因此，它是海洋天然氣工業(yè)中常用的壓縮機驅動(dòng)機型；在離心運行裝置中對天然氣進(jìn)行壓縮，就是“離心壓縮機驅動(dòng)”，氣體流量偏小時(shí)無(wú)法實(shí)現較好的運行效果，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(cháng)距離的輸氣系統中，可獲得較好的操作效果。在大排量場(chǎng)合可使用垂直式離心設備，反之可使用水平剖分式離心設備?！奥菪綁嚎s機驅動(dòng)”是回轉式壓縮機，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動(dòng)設備的優(yōu)化選擇，要根據不同地區的氣田技術(shù)與操作標準，才能高效率、高質(zhì)量地進(jìn)行天然氣生產(chǎn)。例如，當我們使用電動(dòng)驅動(dòng)方法時(shí)，可以?xún)?yōu)先考慮節能型壓縮機，并結合變頻調速工藝，嘗試通過(guò)改變電源頻率實(shí)現節能目的，從而確保企業(yè)資源得到合理規劃。

　　(2)壓縮機驅動(dòng)操作介紹

　　外輸壓縮機驅動(dòng)工作原理不復雜，主要依靠電動(dòng)機帶動(dòng)曲軸轉動(dòng)，推動(dòng)活塞重復運動(dòng)，即曲軸一次轉動(dòng)，活塞一次相應轉動(dòng)，兩者同時(shí)運轉。此外，氣缸吸氣、壓縮和排氣都是壓縮機驅動(dòng)裝置的工作過(guò)程。在具體操作中，首先，要嚴格規范操作行為，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，要加大設備管控力度，確保各設備、各部件正常運行。如有不當之處，應及時(shí)判斷并處理，進(jìn)一步保障天然氣外輸壓縮機平穩運行。具體操作流程如下：

　　第一，在外輸壓縮機工作之前，及時(shí)檢查氣源壓力及電力絕緣、閥門(mén)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(cháng)壓縮機使用壽命，達到降低運行成本的目的。

　　第二，執行壓縮機的所有準備工作后，按下壓縮機“啟動(dòng)”鍵。對于運行中的天然氣外輸壓縮機設備，應注意觀(guān)察壓縮機組運行工況，嚴格控制氣體壓力和各個(gè)閥門(mén)系統力度，并記錄壓縮機各個(gè)設備的運行參數數據，為日后壓縮機維修復檢提供詳細數據支撐。

　　第三，當需要外輸壓縮機停止工作時(shí)，需控制進(jìn)氣閥開(kāi)動(dòng)，根據設備實(shí)際情況按下“停止”工作按鈕后，壓縮機設備各系統、閥門(mén)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，做好設備的掃尾整理工作，為下一次外輸壓縮機驅動(dòng)方式啟動(dòng)運行打下堅實(shí)基礎。

　　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，有效減小了設備占地空間，使其能夠適應更多的海上操作平臺；但其不足之處表現在設備購買(mǎi)、維修等方面較為昂貴，需要大規模投資。并且，離心式壓縮機調節壓力與流量范圍有一定的限制，不具備較高的性?xún)r(jià)比，會(huì )造成不必要的企業(yè)資金浪費；往復式壓縮機最顯著(zhù)的優(yōu)勢是：流量與壓力可調節范圍大，可適應不同的海上操作平臺工作需求；但其不足之處是設備整體結構較為復雜，零部件較多，后續不易維修和保養。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需要根據實(shí)際情況和主要控制點(diǎn)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(cháng)遠的經(jīng)濟效益。

　　(1)天然氣量要求

　　在選擇具體的壓氣機驅動(dòng)方式時(shí)，具體問(wèn)題具體分析綜合考慮氣量。舉例來(lái)說(shuō)，當天然氣的標況產(chǎn)量為120000m3/h、出口壓力為7.9MPa時(shí)，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動(dòng)方式，會(huì )改變腔體容積，適用于壓力較高但流量較小的情況。離心式壓縮機驅動(dòng)相比往復式壓縮機驅動(dòng)更為適合。因此，就目前情況來(lái)看，天然氣在處于120000m3/h的標準產(chǎn)氣量、7.9MPa的出口壓力時(shí)，將會(huì )產(chǎn)生較大的流量和適中的壓力，此時(shí)選擇離心壓縮機驅動(dòng)最為合理。這是因為往復式壓縮機多是采用活塞式設備，需要通過(guò)不停運作的活塞，才能有效改變墻體內部容積，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(shí)際應用來(lái)看，操作空間有限，但卻需要支持各種生產(chǎn)活動(dòng)，我們需要考慮選擇的壓縮機驅動(dòng)方式是否符合海洋平臺空間要求。離心式壓縮機驅動(dòng)結構簡(jiǎn)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(shí)際運營(yíng)成本。

　　(3)海洋平臺適用要求

　　在海洋平臺中，壓縮機驅動(dòng)方式需要選擇日常維護保養頻率較低、不易磨損且運行時(shí)間較長(cháng)的驅動(dòng)方式。因此，離心式壓縮機驅動(dòng)因結構相對簡(jiǎn)單，運行平穩，能有效減少磨損程度，保障壓縮機長(cháng)時(shí)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動(dòng)方式的選擇，應考慮電源形式、氣量大小及高抽氣壓力裝置的適用性。壓縮機的驅動(dòng)裝置在額定功率設計時(shí)，要求比壓縮機軸功率大，留出足夠的空間，避免超載。此外，外輸壓縮機在驅動(dòng)方式的選擇上還要跟上具體運行環(huán)境的特點(diǎn)，及時(shí)調整運行功率。

　　(5)驅動(dòng)設備分析

　　只有當驅動(dòng)設備符合壓縮機的轉速需求時(shí)，才能最大限度降低機械磨損程度，進(jìn)而延長(cháng)壓縮機的使用壽命。因此，在燃料選擇時(shí)，我們應基于能源角度優(yōu)先選擇天然氣燃料，簡(jiǎn)化發(fā)電過(guò)程中的操作流程和減少不必要的設備投入，進(jìn)一步緩解海上平臺供電緊張的困境。尤其是氣量較大時(shí)，使用高排壓力設備更為合適?？傊?，選擇具體驅動(dòng)設備時(shí)，一定要注重其設計額定功率的數值，并將其與壓縮設備的軸功率相對比。具體來(lái)說(shuō)，即設計額定功率要大于軸功率，且要預留出一定的調節范圍，才能有效規避超載等問(wèn)題。另外，在選擇驅動(dòng)類(lèi)型時(shí)，要根據不同的操作環(huán)境，針對性調整運行功率，才能優(yōu)選出最佳的驅動(dòng)設備方案。

　　因此，根據以上情況所述，目前在海上平臺氣田開(kāi)采中，選用離心壓縮機驅動(dòng)是最佳的選擇，既能滿(mǎn)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(jìn)我國石油開(kāi)采行業(yè)繁榮發(fā)展。

　　3、壓縮機整體設計思路

　　(1)選型基礎

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

　　(2)設計思路

　　首先，我們要收集壓縮機在不同工況下的參數信息，以此確定壓縮機形式等內容；其次，要根據壓縮機不同工況排除初步設計方案，提高后續工作的效率與質(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的壓縮機驅動(dòng)形式。

　　4、海上氣田天然氣外輸壓縮機驅動(dòng)優(yōu)化設計

　　(1)優(yōu)化建設基礎設施

　　對于運行中的外輸壓縮機消耗大量電能的情況，需要滿(mǎn)足安全與穩定性要求，優(yōu)化基礎設施建設。比如，配電網(wǎng)的電纜、壓縮機的運行狀況、實(shí)際運行工況等，分析各部分運行數據信息，發(fā)揮基礎工作的作用。合理控制基礎配電箱柜的容量，滿(mǎn)足海上氣田天然氣外輸的需求，落實(shí)環(huán)境影響因素的保護設施，規避該區域因海上特殊作業(yè)出現連接點(diǎn)腐蝕等情況。另外，完善噪聲監管體系、電流量體系，記錄相關(guān)運行參數，為準確判斷外輸壓縮機是否故障提供數據支撐。

　　(2)優(yōu)化配置防護系統

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

　　(3)優(yōu)化建設管理系統

　　在壓縮機建設管理系統中最為關(guān)鍵的就是相關(guān)工作人員專(zhuān)業(yè)素養，既要保障天然氣外輸壓縮機各專(zhuān)業(yè)設備平穩安全運行，又要對運行現狀進(jìn)行合理分析、管理和探討。保持天然氣外輸壓縮機長(cháng)期穩定運行。例如，海上氣田平臺運行的壓縮系統，工作人員需要根據具體設備類(lèi)型、型號及工作原理為依據，對相關(guān)設備問(wèn)題及管理方式展開(kāi)分析、調查和歸納，不斷完善工作管理體系，確保設備正常運行。若設備系統運行出現問(wèn)題或者穩定性能降低時(shí)，要以最快速度找準問(wèn)題所在，發(fā)揮強有力的專(zhuān)業(yè)素養促進(jìn)天然氣外輸壓縮機平穩運行。

　　(4)優(yōu)化運行系統

　　對壓縮機傳動(dòng)系統進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，必須明確設備的型號和工作原理，并根據具體情況進(jìn)行分析判斷，以確定系統是否正常、安全、穩定。此外，升級人力資源管理系統，注重工作人員的專(zhuān)業(yè)素養培養與教育。其專(zhuān)業(yè)素養決定了在設備發(fā)生故障時(shí)能否第一時(shí)間發(fā)現系統運行的問(wèn)題和缺陷，展開(kāi)檢測工作，并采取針對性的設備維修保養工作，最大限度降低企業(yè)經(jīng)濟損失，節約運營(yíng)成本。

　　5、結束語(yǔ)

　　綜上所述，天然氣壓縮機組驅動(dòng)方式的優(yōu)化設計是一項極具挑戰性且具有開(kāi)創(chuàng )意義的工作，對天然氣管道實(shí)際運行具有很高研究?jì)r(jià)值，其重要性在外輸壓縮機驅動(dòng)設計和優(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動(dòng)設計，考慮管道實(shí)際運輸量及能源價(jià)格變化對天然氣驅動(dòng)比選方式的影響，因地制宜，具體問(wèn)題具體分析制定出最科學(xué)合理的驅動(dòng)方式優(yōu)化設計方案，優(yōu)化建設基礎設施，滿(mǎn)足安全與穩定性要求；優(yōu)化配置防護系統，避免設備出現模銹蝕情況；優(yōu)化建設管理系統，及時(shí)發(fā)現設備運行問(wèn)題；優(yōu)化運行系統，減少設備故障支出成本，促進(jìn)天然氣外輸平穩經(jīng)濟運行。

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