沙坪場增壓站增壓機組運行節(jié)能措施的探討

王藝馨（西南油氣田公司重慶氣礦）

1 現(xiàn)狀

沙坪場增壓站位于重慶市梁平區(qū)回龍鎮(zhèn)民勝村5 組，站內(nèi)主要工藝設(shè)備有RTY1490 分體式天然氣壓縮機4 臺，承擔著沙坪場氣田整體增壓開采工作。沙坪場增壓站2020 年在用RTY1490 機組3 臺，根據(jù)作業(yè)區(qū)產(chǎn)能變化實現(xiàn)了機組“兩用一備”的常態(tài)。

沙坪場增壓站分體式壓縮機組主機為WH64系列壓縮機，驅(qū)動機為12SGT燃氣發(fā)動機。壓縮機組主要由壓縮機、發(fā)動機、聯(lián)軸器、冷卻器、底座、機座、工藝氣管路、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)等部件組成，發(fā)動機是壓縮機組的動力驅(qū)動設(shè)備，發(fā)動機通過聯(lián)軸器與壓縮機連接，為壓縮缸的壓縮過程耗功提供能量。其中沙坪場站內(nèi)主要耗能設(shè)備為4 臺增壓機其8 臺額定功率為18.5 kW和8臺15 kW的風(fēng)機。沙坪場增壓站主要熱力設(shè)備匯總見表1、沙坪場增壓站主要機動設(shè)備匯總見表2。

表1 沙坪場增壓站主要熱力設(shè)備匯總

表2 沙坪場增壓站主要機動設(shè)備匯總

2 增壓機組運行的節(jié)能措施

2.1 增壓機持續(xù)優(yōu)化運行

隨著氣田開采進入后期，產(chǎn)量不斷下降，沙坪場增壓站原有的運行模式已經(jīng)不適用，因此作業(yè)區(qū)需對機組運行模式進行優(yōu)化，提高能源利用效率[1-3]。

通過現(xiàn)場調(diào)研和實驗摸索，梁平作業(yè)區(qū)提出優(yōu)化增壓機運行的模式，停運3360機組，由3臺1490機組運行，從而降低增壓機的燃料氣消耗。

根據(jù)產(chǎn)量進一步下降，對沙坪場增壓站3 臺1490 機組進行工況調(diào)節(jié)，將1 級壓縮的2 個缸余隙由5.9 inch調(diào)節(jié)為2 inch，通過降低余隙，增大機組處理量。同時，由原來的3臺機組加載運行，優(yōu)化為2臺機組加載運行，進而降低燃料氣消耗。

目前，作業(yè)區(qū)正在對機組運行模式進行進一步優(yōu)化的可行性論證，下步將采用1臺1490機組運行的模式，進一步提高能源利用效率。

2.2 增壓機風(fēng)機優(yōu)化運行

機組冷卻系統(tǒng)為閉式循環(huán)系統(tǒng)，采用組合式空冷器進行冷卻，由獨立的防爆變頻電動機驅(qū)動。梁平作業(yè)區(qū)沙坪場增壓站建有4 臺RTY1490 分體機組，目前3 臺機組運行，1 臺機組備用。每臺機組安裝4 臺冷卻風(fēng)機，1#、2#風(fēng)機額定功率18.5 kW，3#、4#風(fēng)機額定功率15 kW，各風(fēng)機均有變頻器控制生產(chǎn)。廠家原設(shè)置生產(chǎn)模式為每臺機組的4臺風(fēng)機同時運行并且各風(fēng)機輸出頻率均為80%，沙坪場增壓站的4 臺分體式RTY1490 增壓機、1 臺RTY3360 增壓機均采用電動風(fēng)機進行冷卻，每臺RTY1490 增壓機組有4 臺風(fēng)機，額定功率均為18.5 kW。每臺風(fēng)機全年24 h 運行，耗電能較大，為節(jié)能降耗需要優(yōu)化風(fēng)機運行方式[4-6]。

通過現(xiàn)場調(diào)研和實驗摸索，提出優(yōu)化增壓機風(fēng)機運行的模式，監(jiān)控大氣溫度，一是調(diào)整風(fēng)機運行數(shù)量，每臺機組每年11 月至次年4 月停用2 臺風(fēng)機；二是調(diào)整4臺風(fēng)機的輸出頻率，從而降低增壓機的電能消耗。

2.3 設(shè)備降壓運行

2020年5月13—20日，重慶氣礦與重慶凈化總廠聯(lián)合開展了管網(wǎng)及凈化廠的降壓運行工作，完成了分廠降壓運行，梁平作業(yè)區(qū)轄區(qū)內(nèi)將渡線壓力降幅約0.7 MPa，沙坪場增壓站壓力由降壓前的5.36 MPa降至目前的4.58 MPa。

壓縮機組工況調(diào)整主要分為調(diào)整轉(zhuǎn)速、余隙容積、作用方式和缸徑改造四種，沙坪場增壓站RTY1490機組在降壓運行前已將壓縮缸余隙容積調(diào)整為0，作用方式為雙雙作用，均為最大處理模式。因此，在短期內(nèi)只有調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速，以提高單臺機組功率。

2020年5月19日，根據(jù)工況軟件計算結(jié)果，計劃調(diào)整沙坪場增壓站RTY1490機組轉(zhuǎn)速以提高單機負荷率，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速由800 r/min增加至850 r/min，并按照10 r/min 進行遞增，現(xiàn)場實際操作時，每增加10 r/min 的轉(zhuǎn)速，RTY1490 機組發(fā)動機振動值和中冷器振動值同步上升，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加至830 r/min時，發(fā)動機振動值和中冷器振動值上升至7 mm/s，較800 r/min 轉(zhuǎn)速時振動值上升約3 mm/s，已接近振動報警值8 mm/s 和聯(lián)鎖停機值8.5 mm/s，為保證機組正常平穩(wěn)生產(chǎn)，后將轉(zhuǎn)速恢復(fù)至800 r/min。

除改造壓縮機缸徑外[7]，沙坪場增壓站RTY1490機組短期內(nèi)已無工況調(diào)整空間。

2.4 加強增壓機組運行管理

1）在氣量變化時對增壓機組運行工況進行調(diào)整，確保正常生產(chǎn)的情況下，降低增壓機組燃料氣消耗[8]。

2）在季節(jié)變化時對增壓機組風(fēng)機運行數(shù)量進行調(diào)整，在氣溫較低時減少風(fēng)機運行數(shù)量，確保風(fēng)機變頻器的正常使用，并依據(jù)現(xiàn)場實際生產(chǎn)情況，調(diào)整風(fēng)機輸出頻率，進而降低增壓機組電能消耗[9-10]。

3）依據(jù)增壓機組處理氣量的變化，優(yōu)化增壓機組運行，合理停運增壓機，進而降低增壓機的天然氣及電能消耗。

4）沙坪場壓縮機組存在的漏液漏油情況相對突出，班組加強巡檢，及時發(fā)現(xiàn)發(fā)動機冷卻液漏點以及壓縮機潤滑油管路漏油點，組織外委單位對故障部位進行處理。

3 效果分析

3.1 增壓機組優(yōu)化運行效果

1）通過停運3360 機組，沙坪場增壓站每處理1×104m3天然氣消耗由0.016×104m3（改造前，沙坪場增壓站年耗氣量為1 311.161 9×104m3，年增壓處理量為84 259.3×104m3）降低為0.013×104m3（改造后，沙坪場增壓站年耗氣量為748.552 9×104m3，年增壓處理量為55 162.794 8×104m3）。年節(jié)約氣量165.488 4×104m3，年節(jié)氣費用165.488 4萬元。

2）通過將沙坪場增壓站4 臺1490 機組1 級壓縮的2個缸余隙由5.9 inch調(diào)節(jié)為2 inch后，由原來的3 臺機組加載運行，優(yōu)化為2 臺機組加載運行后。沙坪場增壓站由年耗氣量750.78×104m3下降到547.00×104m3，年耗電量由66.99×104kWh下降到42.18×104kWh。由于區(qū)塊產(chǎn)量下降較大，用單耗法計算無法計算出節(jié)能量，因此采用比較法進行對比分析，年節(jié)氣量203.78×104m3，年節(jié)電量24.81×104kWh，年節(jié)氣費用203.78 萬元，年節(jié)電費用18.61萬元；年節(jié)約費用合計222.39萬元。

3.2 增壓機風(fēng)機優(yōu)化運行效果

1）每臺機組停用1#或2#風(fēng)機，節(jié)能5.5 kWh/h，每臺機組停用3#或4#風(fēng)機，節(jié)能約5.7 kWh/h。因此每年11 月至次年4 月停用停用風(fēng)機，年可節(jié)約電能4.865 3×104kWh。

2）通過調(diào)低每臺機組1#或2#風(fēng)機輸出頻率，節(jié)能0.8 kWh/h，（風(fēng)機輸出頻率60%時，輸出電壓為277.2 V，電流約17.1 A）；調(diào)低每臺機組3#或4#風(fēng)機輸出頻率，節(jié)能0.88 kWh/h（風(fēng)機輸出頻率60%時，輸出電壓為277.2，電流約17.4 A）。每年11月至次年4月通過調(diào)低風(fēng)機輸出功率，單臺增壓機組年節(jié)約電量0.729 83×104kWh。每年5—10 月通過調(diào)低2臺風(fēng)機輸出功率，單臺增壓機組年節(jié)約電量1.4838×104kWh。年節(jié)約電能2.214×104kWh，單臺增壓機組年綜合節(jié)約電能7.079 3×104kWh。4臺增壓機組年節(jié)約電能28.317×104kWh，年節(jié)約電費21.238萬元。

3.3 設(shè)備降壓試運效果

選取降壓運行前10 天和降壓運行后10 天數(shù)據(jù)，分析降壓運行前后增壓機進氣排氣壓力變化、增壓機組處理量（產(chǎn)量）變化和燃料氣消耗變化情況。

根據(jù)降壓運行前5 月1—10 日共計10 天數(shù)據(jù)，沙坪場增壓站RTY1490 機組平均進氣壓力1.14 MPa，平均排氣壓力5.36 MPa，平均日處理氣量81.82×104m3（間歇生產(chǎn)井日產(chǎn)氣量0），平均日消耗燃料氣量14 220 m3，平均燃料氣消耗率173.8 m3/104m3，梁平作業(yè)區(qū)降壓運行前機組運行參數(shù)見表3。

表3 梁平作業(yè)區(qū)降壓運行前機組運行參數(shù)

根據(jù)降壓運行后6 月19—28 日共計10 天數(shù)據(jù)，沙坪場增壓站RTY1490 機組平均進氣壓力1.09 MPa，較降壓運行前降低0.05 MPa，平均排氣壓力4.58 MPa，較降壓運行前降低0.78 MPa，平均日處理氣量82.28×104m3（間歇生產(chǎn)井日產(chǎn)氣量1.82×104m3），較降壓運行前上升0.46×104m3/d，平均日消耗燃料氣量13 305 m3，較降壓運行前降低914.6 m3/d，平均燃料氣消耗161.71 m3/104m3，較降壓運行前降低12.09 m3/104m3，梁平作業(yè)區(qū)降壓運行后機組運行參數(shù)見表4。

表4 梁平作業(yè)區(qū)降壓運行后機組運行參數(shù)

3.4 整體效果

選取2014—2021 年第一季度沙坪場增壓機天然氣消耗情況縱向?qū)Ρ龋绫?所示，沙坪場增壓站的增壓機燃料氣單耗整體呈下降趨勢，可見近年來的節(jié)能實踐頗有成效，在產(chǎn)量逐漸下降的趨勢下，下一步擬將沙坪場增壓機組從兩用一備向1+1模式轉(zhuǎn)換，或?qū)⒘浩阶鳂I(yè)區(qū)其他增壓站的氣輸送至沙坪場增壓站進行增壓，以達到停用機組減少能耗的目的，下一步措施將依據(jù)產(chǎn)量、生產(chǎn)運行計劃等全方面考慮。

表5 2014—2021年沙坪場增壓機(第一季度)能耗縱向?qū)Ρ?/p>

4 結(jié)論

近年來，梁平作業(yè)區(qū)一直在不斷踐行節(jié)能理念，通過調(diào)整工況、調(diào)整風(fēng)機運行模式、加強管理等，不斷向高效低耗方向努力，隨著產(chǎn)量的逐年下降，梁平作業(yè)區(qū)不斷調(diào)整節(jié)能措施，在保證生產(chǎn)的情況下，控制單位能耗，努力協(xié)調(diào)生產(chǎn)與降耗之間的關(guān)系，切實踐行提質(zhì)增效，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益最大化。