长输天然气管道压缩机组远程控制系统设计

针对中国石油北京调控中心不能直接远程控制长输天然气管道压缩机组而造成管道运行调整滞后的问题,以西气东输管道盐池站为例,提出了压缩机组远程控制设计原则和方案,利用现有硬件平台,开发了相应的压缩机组远程控制系统。该系统可以实现:北京调度控制中心操作员工作站可直接发出启、停以及负荷调整等命令;将压缩机组过程控制状态传输至调控中心,在调控中心人机界面显示各部分状态信号;利用现场数据计算压缩机组工作点,并在压缩机固有的流量和压比的特性曲线中显示其工作点。通过远程控制,调度人员可以及时且有重点地了解压缩机组的运行情况,并以此优化管网运行方案,快速完成整个管网调度,提升管网效率。     

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。     

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。     

压缩机组故障统计及故障树分析

为了保障长输天然气管道压缩机组平稳运行,对2011-2015年西气东输一线、西气东输二线、中亚管道、陕京管道及涩宁兰管道运行的压缩机组故障进行分类统计。针对不同的管道、输气年份、驱动方式及故障类型,分析了压缩机组的故障情况,对比了压缩机组故障数据呈现的趋势,建立了压缩机组故障树,计算出了压缩机组故障事件的概率。结果表明:辅助设备和运行参数异常是造成长输管道中压缩机组故障的主要原因,随着管道运行时间的延长,压缩机组的故障次数呈现逐年下降趋势。定期开展压缩机组辅助系统故障排查工作,可以有效降低压缩机组故障发生的频率。     

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。     

基于3层C/S结构的离心式压缩机组振动监测系统

为了保障天然气管道输送过程中离心式压缩机组的安全运行,克服压缩机组地域分布广、地区偏远、交通不便利带来的不便,缩减振动分析成本,基于中国石油管道压缩机组维检修中心的压缩机组远程监测系统,通过构建3层C/S网络结构完成了振动监测各类图表的绘制和组态。研究结果表明:该监测系统保障了系统通信网络的实时性、安全性及灵活性,实现了系统的实时监测和历史数据分析功能;通过对振动数据的分析,将更有利于明确压缩机组运行状态,保障机组安全、平稳运行,该系统各项功能的实现可为同类系统的建立提供参考。     

中亚天然气管道的运行优化与能耗控制

为保证中亚天然气管道经济、高效运行,通过模拟仿真、压缩机组控制等手段对管道能耗进行整体控制。利用TGNET软件建立中亚天然气管道ABC线运行仿真模型,并定期利用实际生产数据对模型进行校正,保证仿真模拟结果与实际运行工况的误差在合理范围内。利用仿真手段对ABC线联合运行输量分配进行优化分析,统一协调全线运行;制定管存控制原则,并对管存量进行有效监管控制;根据仿真计算的压力结果进行压缩机组站场压力控制,提高机组的调控效率与运行效率。实践证明,中亚天然气管道运行优化与能耗控制方法节能降耗效果显著。(图4,表3,参20)     

管道压缩机组视情维护及其发展策略

视情维修是一种根据实时状态监测与定期检测结果,通过故障诊断专家系统来确定设备是否需要修理的维修策略。介绍了压缩机组振动监测技术的发展现状,对比分析了中国石油长输天然气管道压缩机组在线监测系统的功能。提出了压缩机组视情维修的发展策略:借鉴航空发动机视情维护技术,对不同的设备开展针对性研究,以准确评估机组的技术状况,建立统一的"压缩机组远程监测与故障诊断中心",为视情维修提供可靠依据。     

中亚天然气管道压气站运行能耗优化模拟计算

在长输天然气管道运行费用构成中,压气站自耗气费用成本占比50%以上,基于能耗最优的压气站运行优化具有重要意义。以中亚天然气管道加兹里压气站为例,针对该站场存在的高温天然气输送及不同输量与压缩机组匹配的特殊运行工况,借助SPS 仿真软件及历史运行数据,模拟计算了不同工况下自耗气量的变化规律,量化分析了不同工况所导致的额外自耗气量。模拟结果表明:压气站进站天然气温度每上升5 ℃,压缩机组自耗气量增幅6%;在一定的输量范围内,采用低效率的双机组运行模式,每天将增加1×10^4~3×10^4 m^3 自耗气量。由此制定了基于月度输气计划压气站能耗优化的压缩机组匹配工艺方案,可为长输天然气管道压气站开展能耗优化提供参考。     

远控自动分输系统在西气东输甘塘站的应用

针对西气东输日益增多的分输站场与低下的调度效率之间的矛盾,结合压缩机组已实现远程控制的现状,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,添加了分输系统远程控制权限,优化了PID控制,编写了远程控制界面,提出了在甘塘分输站场进行远控自动分输改造方案.通过对PLC控制系统、RCI配置文件和中心控制系统的优化及2个月的试运行,实现了西气东输分输用户的远控自动分输,提高了生产效率,优化了人力资源配置.     

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。     

北京油气调控中心运营水平测评体系

北京油气调控中心基于管道行业绩效考核现状和自身业务发展需要,建立了运营水平测评体系,分为5个指标体系:关键对比指标体系包括调控中心总体情况和操控水平两部分;全面衡量测评指标体系包括总体情况、通信系统、SCADA系统、技术管理、安全与应急管理、气体调度运行管理和液体调度运行管理7部分;管道对比指标体系包括通信系统、SCADA系统、技术管理和生产调度运行绩效4部分;调度人员对比指标体系包括基础认识、能源消耗和调控绩效3部分;复杂度包括管道系统固有特征和管道调控运行影响因素两部分,并引入"管道复杂因子"描述管道调控运行影响因素的复杂度。测评指标采用定量和定性指标相结合的机制,并使定量化指标更加精准,定性化指标更加先进。该测评体系不仅可以用于与竞争对手进行横向比较,量化自身在行业中的先进性,而且可以对自身情况进行纵向分析,量化发展的速度和成果。     

基于回归分析法的离心式压缩机性能模型

建立准确的压缩机性能曲线模型,是天然气长输管网优化运行的关键。受风机定律启发,分析了风机中流量、转速以及多变能量头的关系,将其应用于天然气长输管道压气站场的离心式压缩机,建立了压缩机特性曲线模型。假设一种线性化的压缩机特性曲线关系,采用偏最小二乘法对该特性曲线关系进行回归分析,得出压缩机特性曲线回归模型,并利用多年积累的现场数据将其应用于压气站工艺气流量虚拟测量。研究结果表明:该模型计算准确度较高,工艺气虚拟测量结果误差较小,能够较好地反映离心式压缩机组实际运行特性,为管网优化运行及实时掌握机组运行情况提供了技术保障。     

基于系统可靠性的压缩机备用方案

中国天然气管道系统的压缩机备用方案多是基于机组运行经验、机组本身可用性分析的结果、水力系统和经济角度分析的结果,并未考虑系统其他组成部分的影响。为全面反映备用方案对整个管道系统的影响,采用系统可靠性分析方法,以中俄天然气管道东线北段为例,将生产可用度作为目标值,对不同输量下的压气站设置备用机组、无备用机组以及全线隔站设置备用机组3种方案进行预测,结果表明:在设计输量下,设置备用机组和隔站设置备用机组2种方案的生产可用度大于1,满足设计输送任务,综合对比后推荐中俄东线北段采用隔站设置备用机组方案,减少管道系统投资,优化投资回报。     

中亚管道压缩机组运行控制模式的选择

中亚天然气管道WKC1压缩机站具有对两路来气进行气质在线分析、过滤、计量、增压及降温输送等功能.根据长输天然气管道水力系统数学模型,对其工艺参数进行了分析,认为管道水力系统的运行稳定性主要取决于进站压力、出站压力和天然气流量的稳定性,而这三者之间存在相互制约的关系.在不同工况条件下,适时调整压缩机组进、出口压力和NGP...     

燃驱压缩机组性能监测系统的开发

为了有效减少管道燃驱压缩机组运行机械故障,保障平稳运行,需要开展燃驱压缩机组性能监测研究。通过对近年来发生的燃气轮机压气机叶片脱落及损坏、透平静叶烧蚀、喷嘴烧蚀等典型故障进行分析,开展了机组测点布置、性能监测参数的研究,设计了燃驱压缩机组性能监测计算核心架构,开发了性能监测系统。该系统主要功能包括故障预警、性能参数趋势显示、性能衰减判断等,根据对燃气轮机运行状态参数的监测,分析运行趋势和性能衰减情况,结合现场实际运行状况和维检修数据,从而判断机组的健康状况。燃驱压缩机组性能监测系统的现场应用效果明显,可以减少机组故障停机、优化维检修周期、节约维检修成本。     

天然气压缩机组运行效率的测试与分析

目前国内在天然气压缩机组运行效率测试与分析方面尚无文献报道,根据近年来对国内多条主要天然气管道中压缩机组的测试经验,分析了影响压缩机组效率的主要原因.针对压缩机组在运行过程中出现的效率偏低等问题,提出了提高压缩机组运行效率的改进措施.     

天然气管道压气站的技术现状及发展

概述了我国陆上长输天然气管道压气站的技术现状。从压缩机组备用方式、机组选型、压气站相关设计及前沿技术的应用等方面,指出了在优化设计管道压气站时应注意的问题。对压缩机组运行技术中的优化、在线监测与诊断进行了分析。介绍了目前我国压缩机组保养检修技术服务状况,提出了压气站运行管理方式、环境保护与职业健康以及压气站完整性管理等方面的相关建议。     

干气密封放空天然气回收系统设计

天然气长输管道压气站使用的离心式压缩机轴端干气密封由于其自身运行特点,允许一部分工艺气通过放空管排空,不但浪费能源、增加管道损耗,而且温室气体的排放会造成环境污染。为了回收干气密封一次放空天然气,提出了天然气长输管道离心压缩机组干气密封放空天然气回收利用的整体解决方案,方案使用变频控制、风冷、对称平衡、两列四级往复式压缩机进行增压,设计了三重安全保护系统。该方案对管道压缩机组原干气密封安全运行无任何影响,同时可以实时监测回收天然气的瞬时流量和累计流量。实际运行结果表明:该系统结构简单、维修量小、成本可控、运行可靠,天然气回收量达到预期效果,投资回收期在3年左右,因而实现了开源节流、降本增效的目的。     

输气管道压气站压缩机组备用方式对比与选择

压缩机站布站及机组配置方案是天然气长输管道方案设计中最困难的部分,压缩机组备用方式为其重要决定因素之一。国内天然气管道对压缩机组备用方式的选择往往采用定性说明,缺乏对各种备用方式的深入研究。基于此,采用工艺系统分析的方法对压缩机组的各种备用方式进行深入分析,归纳出不同备用方式的优缺点、本质区别及适用条件,总结出天然气长输管道压缩机组备用方式的选择方法。压缩机组备用方式需综合考虑管道系统的自身特点,并通过全生命周期内技术经济的比较来确定最终的备用方式。