输气管道压缩机防喘振系统的运行管理

以西气东输一线某压气站压缩机组为例,介绍了天然气长输管道压缩机的防喘振原理、防喘振系统的组成及防喘振曲线的确定方法,并对新建压气站的防喘阀安装调试,防喘振系统常见故障分析处理,压缩机启停机、管道工况变化时运行人员应注意的事项等运行管理问题进行了探讨,为防喘振系统在天然气长输管道压缩机中的应用提供了有借鉴意义的经验。     

盖州压气站防喘振控制与负荷分配北大核心

压缩机组的防喘振及负荷分配控制一直是制约压缩机组稳定、高效运行的难题,提出采用PI控制响应、阶跃响应、安全响应及限制控制相结合的方法进行压缩机组防喘振控制,同时通过对压缩机组进出口压力和流量控制、解耦控制及平衡控制来实现压缩机组的性能控制与负荷平衡控制。在盖州压气站压缩机控制系统和站控系统的应用结果表明:压缩机组进口汇管的压力控制平稳、波动较小,控制效果显著。该方法能够使压气站压缩机组控制更加安全、稳定、节能,且可以达到更高的自动化程度,有利于盖州压气站的安全稳定运行。     

盖州压气站防喘振控制与负荷分配

压缩机组的防喘振及负荷分配控制一直是制约压缩机组稳定、高效运行的难题,提出采用PI控制响应、阶跃响应、安全响应及限制控制相结合的方法进行压缩机组防喘振控制,同时通过对压缩机组进出口压力和流量控制、解耦控制及平衡控制来实现压缩机组的性能控制与负荷平衡控制。在盖州压气站压缩机控制系统和站控系统的应用结果表明:压缩机组进口汇管的压力控制平稳、波动较小,控制效果显著。该方法能够使压气站压缩机组控制更加安全、稳定、节能,且可以达到更高的自动化程度,有利于盖州压气站的安全稳定运行。(图8,参20)     

增压站离心压缩机喘振控制

介绍了离心压缩机的喘振机理和产生喘振的原因。以灵丘压气站机型为例,分析了离心压缩机防喘振控制器采用的防喘振控制方法和P I算法,通过试验确定了喘振边界。提出了预防喘振的措施,以保证离心压缩机在运行工况变化的情况下处于最优的工作状态。     

西气东输盐池站压缩机组远程控制系统优化

北京油气调控中心对中国石油所辖长输油气管道陆续实现了集中调控,但未能实现对压缩机组的远程控制。因此,以西气东输盐池压气站为试点对远程控制系统实施改造,基于其SCADA系统和机组控制系统的技术现状,进行了远控改造的需求分析,确定了改造方案:更新机组控制系统(UCP)的通讯程序,添加了42个反映机组相关系统报警和运行工况的I/O信息点,并将其传送至站场控制系统(SCS)和中控SCADA系统;修改站控系统PLC的相关程序;对调控中心系统的监视画面和相关信息显示进行组态。通过改造,成功实现了对盐池站压缩机组的远程启、停及运行调整的控制功能,为实现国内天然气长输管道压气站的远程控制提供了技术储备。     

西三线压缩机组负荷分配控制方案

西三线在西段工艺站场与西二线合建后,针对站场压缩机组既要联合运行又要独立运行的问题,提出了西三线负荷分配控制方案。该方案基于出口压力负荷分配控制原理,采用闭环控制方式,通过可编程逻辑PLC作为控制器,将负荷控制和负荷分配功能两层控制算法叠加,调节各台并联压缩机组的转速和防喘振阀的开度,进而控制各台压缩机组的工作点与喘振线在等距离的位置上。在满足出口压力的基础上,根据各台机组的能力对总负荷进行分配。根据计算公式,负荷分配控制器采集压缩机进出口压力、温度、差压等信号,计算工作点与喘振线的距离DEV值,通过其PID计算输出再经过软件加权平均送到各机的性能控制器输出控制压缩机组的转速。同时引入闭环PI控制、开环RT响应以及前馈防喘振控制,从而实现负荷分配功能。结果表明:该方案使各台机组均在正常区间内工作,控制各台压缩机组回流或放空造成的能量损失,使喘振风险降到最低,同时共同分担扰动。     

天然气管道压气站一键启停站控制技术

随着天然气管道生产管理模式的变革,压气站区域化管理作为一种先进管理理念得到了逐步推广,需要区域化管理、无人值守、远程调控等各类生产运行技术作为支撑,压气站一键启停站技术是其重要的技术基础。以盖州压气站为试点,通过对天然气管道压气站采用站场及压缩机工艺流程全自动化控制改造、控制系统配置优化、站控与压缩机控制系统深度融合、压缩机辅助系统整合等优化措施,具备了实现一键启停站的硬件基础。一键启停站从软件功能上分为一键启站和一键停站两部分:一键启站由状态反馈与报警检测、站内工艺流程自动导通、压缩空气系统自动启停、压缩机厂房风机自动分配、压缩机组一键启动、防喘控制与负荷分配的自动投用与退出6个部分组成;结合压缩机组的3种停机模式及其工艺需求,一键停站包括正常停站、多机停止、多机保压停机、全站ESD、多机泄压停机5种自动停站方式。盖州压气站试点一键启停站控制技术的成功应用,表明中国压气站控制水平取得了较大进步,为后续压气站的建设和改造提供了工程经验和技术基础,同时也对长输液体管道的一键启停提供了借鉴。     

多气源条件下离心压缩机的防喘振控制

针对压气站多气源进站工艺复杂的问题,研究了压气站设置集中空冷的前提下,压缩机能兼顾输送低压气(3.8～4 MPa)和中压气(5～6.5 MPa)工况下防喘振控制系统的设计问题.设计方案包括分别设置中压、低压防喘回路和回流回路,并由防喘振控制器统一控制机组的启停、正常运行、防喘振和紧急停车(ESD).实际运行表明,机组防喘振控制系统能有效保证机组的安全可靠运行.     

流量计误差对压缩机喘振控制的影响

流量是压缩机喘振控制的重要参数之一,流量计计量不准,将影响压缩机喘振控制的可靠性和稳定性。通过分析压缩机特性曲线,建立了压缩机喘振控制模型。分析了流量计误差对压缩机喘振控制的影响,结果表明:当流量计正误差较小时,防喘阀不会动作,当正误差较大时,压缩机发生喘振,但喘振控制系统未被激活,从而导致严重后果;当流量计出现负误差时,喘振控制系统激活超前,防喘阀关闭滞后,导致压缩机的运行效率降低。建议对最大相对误差绝对值超过2%的流量计及时更换,以满足压缩机喘振控制要求。     

天然气管道压缩机组控制系统的应用现状

天然气管道压缩机组及其控制系统的建设、投产时期不同,时间跨度大,设备规格型号多,各控制系统架构不一样,通过总结Control Logix控制系统、MARK VIe控制系统、S7系列控制系统等各型号压缩机组控制系统在实际生产中的应用情况,对故障类别进行了统计和对比分析。对硬件与备品备件、软件与程序、核心技术等控制系统发展中的关键问题提出了解决方法:1做好备品备件管理工作;2开展专项研究和控制优化程序;3进行自主改造和国产化。探讨了掌握压缩机组控制系统关键技术的途径,以期能够保障压缩机组的稳定运行,实现天然气的平稳高效输送。     

电驱压缩机组控制系统的整合

长输管道压气站变频器、同步电动机、离心压缩机等关键设备供应日趋多元化,品种多样使得电驱压缩机组不同设备的整合控制难度加大。针对经常出现的控制系统调试整合问题,应用系统分析、理论推导、数据统计方法,阐述了电驱压缩机组控制系统的结构原理,分析了压缩机及电机等设备主要运行参数的影响因素,并据此制定了解决方案:对变频器进行电流限制,对压缩机负载进行控制;增加自动判别辅助设施功能,强制在某一时间进行系统对时。电驱压缩机组控制系统的整合在西气东输压气站的应用效果较好,实现了电驱机组过负荷保护控制、一键启机及时钟同步,为压缩机组运行管理和检查维修优化创造了有利条件,满足天然气管道系统高效率灵活运行的需求,可在后续压缩机调试中应用。     

RB211-24G型燃气发生器可调进口导向叶片控制系统改造

RB211-24G 型燃气发生器广泛应用于天然气管道压缩机组,由于设备不断改型、采购批次不同等原因,燃气发生器可调进口导向叶片部件在构型上存在差异,压缩机组现场控制系统在软硬件上也存在差异。作为燃气发生器的核心组成部分,可调进口导向叶片在燃气发生器启停机和正常运转过程中具有非常关键的作用。通过深入比较不同构型之间的差异,总结出莫格阀的控制特性,对不同控制系统软硬件进行对比,提出了相应的控制系统改造方法。现场应用结果表明:该方法可以实现对可调进口导向叶片的有效控制,减少压缩机组空机位,提高设备利用效率,并提升管网的保障能力。     

离心式压缩机喘振原因及其预防措施

喘振是离心式压缩机在流量减少到一定程度时发生的一种非正常工况下的振动现象,描述了离心式压缩机组喘振发生的物理过程,深入分析并研究了喘振产生的各种原因。机组喘振对天然气管道的生产运行产生诸多危害,例如:损坏密封、O形环等压缩机零部件,损伤压缩机动叶、轴承和环油密封系统,破坏压缩机各部分原有的间隙值并引起轴的变形,可能使某些仪表失灵或准确性降低。结合生产实际,给出了从生产运行方面防止喘振发生的措施:加宽稳定运行工况区,增加工艺气到压缩机进口的气体流量,控制启停机进程,降低压缩机的压比,降低机组转速,避免机组运行工况点频繁接近安全线等。     

输气站场自控系统夜间无人值守功能的实现

基于西气东输管道系统的实际运行情况,给出了实现夜间无人值守功能所需的功能逻辑。根据西气东输站场自动化控制系统的构架,对现有系统程序进行编辑与修改,加入了流量计算机的故障报警逻辑、压力调节自动分输逻辑和流量调节自动分输逻辑,提出了实现夜间无人值守功能的自动化控制系统改造方法,包括:PLC逻辑设置、RCI文件修改、增加站控画面及数据库建点。西气东输分输站夜间无人值守功能的实现,在保证管道安全生产的同时,提高了自动控制水平和管理水平。     

天然气长输管道压缩机站设计新技术

介绍了近几年在天然气长输管道压缩机站工艺设计中采用的新技术:压缩机站等负荷率布站设计技术,是结合站场的实际高程和环境温度,按相同的压缩机组负荷率设置压缩机站;压缩机组备用方案定量评价方法,是采用概率分析的方法,结合压缩机站的布置情况及压缩机组可用率和储气库容积等边界条件,确定压缩机组备用方案;压缩机组适用性分析技术,是利用仿真软件模拟压缩机工作曲线,分析压缩机组和管道特性匹配后的实际工况。在西气东输一线、二线等管道工程中的应用表明,这些技术可以明显降低管道工程投资,提高管道运行的经济性。     

天然气管道压缩机组及其在国内的应用与发展

概述了天然气管道压缩机和驱动机的分类与选型,比较了离心机和往复机、燃机驱动和电机驱动方式在管道应用中的优缺点和适用范围;介绍了现阶段国内外管道压缩机和驱动机的技术发展现状与市场资源情况,指出专业的长输管道离心压缩机的制造商以欧美国家为主。在此基础上,回顾了国内天然气管道压缩机组的发展历史,分析了其应用现状,介绍了管道压缩机国产化方案,探讨了在制造、运行和维护等方面需要重点关注的问题和发展趋势,例如燃机大修本地化、多机组站场余热利用、优化压缩机组运行管理等,对于下一阶段管道建设和运行中管道压缩机组的选型和使用有一定的借鉴意义。     

天然气管道燃驱压缩机组防冰系统的改进

管道燃气轮机驱动压缩机组现场自带的防冰系统在运行过程中存在可靠性低,能耗大,燃机进气滤芯结霜、结冰等问题。为了对现有燃气轮机的压气机进口空气防冰装置进行改进与优化,结合理论计算与现场研究,设计出一种燃气轮机节能型进气防冰装置:通过做功后的燃气回流,加热燃气轮机进口空气实现防冰目的;通过引入手动阀门、引风机控制燃气回流量,代替原理较为复杂的自动阀门控温。改进后的经济性分析结果表明:与原装置相比,新设计防冰装置具有节能、控制系统简化、可靠性提高、防霜等优点,对提高管道压缩机组运行管理水平具有重要作用。     

盖州压气站站控系统与压缩机组控制系统的融合

传统压气站控制系统架构中各子控制系统种类繁多、架构复杂,存在故障点多、维修量大、数据通讯频繁等问题。以盖州压气站为试点,提出将压气站站控系统与压缩机组控制系统相融合的方法:将压缩机组单独设置的负荷控制系统融合于站控系统中;在SIL认证后,将压缩机组过程控制系统与安全仪表系统合并,减少控制系统的数量;将压缩机组控制系统的人机界面(HMI)与机组负荷分配控制系统的HMI全部融合于站控系统的HMI中,实现站控系统HMI界面控制压气站中所有受控设备、参数的显示;在系统融合完成后,将站控系统网络分为控制网和设备网,二者相互分离,有效保证了机组控制系统的安全性。试点应用结果表明:在建设时期,节省了前期硬件投资费用;在站场运行过程中,可有效减少因通信失效引起的故障停机次数,同时更有利于实现一键启停站的功能。压气站站控系统与压缩机组控制系统融合后,既可减少控制系统数量、提高系统间通讯速率,同时可确保各系统稳定运行。(图2,表1,参21)     

天然气压缩机组PLC控制系统的故障诊断与排除方法

针对油田现场使用的天然气压缩机组中PLC(可编程控制器)控制系统出现的各种故障,从软件和硬件2个方面入手对其进行了诊断,具体分析了故障现象与故障产生的原因,并提出了详细的故障排除方法,旨在为油田增压站天然气压缩机组正常运行提供保障。     

陕京管道榆林压气站装机运行模式比较

压缩机组作为天然气输送的动力设备,是输气管道的心脏,输气管道运行的安全性和经济性很大程度上取决于压缩机组的可靠性和性能。燃气轮机驱动离心式压缩机和变频电机驱动离心式压缩机作为目前常用的长输管道驱动机型,被越来越多地应用于压气站生产实践中。结合榆林压气站的实际运行情况,通过对两类机组的可靠性、运行效率等性能进行比较,分析了燃机驱动机组和电机驱动机组在管道应用中的优缺点和适用性。通过组网联合控制配置方式弥补了双方的劣势,在发挥更高效率的同时,对输气管道安全、高效运行起着重要作用,对长输管道优化压缩机运行管理有一定的借鉴意义。（图2,表4,参8）