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。     

输气管道站内分离器的选择

介绍了输气管道站内分离器的工作原理及主要结构,并对普通旋风分离器的气体流动、沉降理论进行了分析,同时对几种分离器进行了比较,目前输气管道站内分离器常用的是旋风式分离器。复壁式分离器特别适用于气体杂质中水的成分比较多,杂质的成分比较复杂的场合。     

适用于输气管道运行方案优化的压缩机功率拟合函数

完成一次大型天然气管网运行方案优化预计需要数十小时的计算机运算时间,其中绝大部分时间用于压缩机组功率计算,基于此,提出利用拟合函数简化压缩机的功率计算,但该方法未考虑压缩机进口温度对功率的影响。为提高拟合精度,引入压缩机进口温度对拟合函数加以改进,并以国内某输气管道系统配置的3种型号压缩机为例检验其效果。结果表明:改进前的最大偏差在10%以上,而改进后的最大偏差低于5%,平均偏差低于1%。将改进的拟合函数应用于某虚拟管道的工艺运行方案优化过程,其结果与常规方法计算结果的绝对偏差低于0.67 MW,相对偏差低于1.1%,且拟合函数法比常规方法节省了大量计算时间。     

输气管道压气站余热的利用

燃驱压气站的余热利用有热、电和机械3种途径。分析比较了压气站中应用相对成熟或应用潜力较大的余热利用有方案:燃气轮机余热锅炉回收、燃气轮机回热循环、蒸汽郎肯循环、有机郎肯循环、燃气轮机进气制冷。各个方案均有较多应用业绩,但亦有其局限性,有机郎肯循环选用有机介质,技术较成熟,应用前景前较好,溴化锂吸收式制冷技术利用燃机废热对燃机进行进气制冷,以提高燃气效率,目前仅在燃机电站应用,亦可应用于压气站。选择余热利用方案时,应结合压气站现有条件、机组性能以及运行模式等因素进行综合评估。     

输气管道压气站能耗的炯分析

利用炯分析的方法,建立了输气管道压气站能量损耗计算的数学模型。结合压气站机组实例,分析了影响压气站能量损失的各种因素。分析结果表明,燃烧过程和排气过程的火用损失最大,认为分析结果可以作为输气管道压气站节能改造的基础。     

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)     

配置燃驱压缩机组的输气管道高温运行工况模拟

对于配置燃驱机组的长输天然气管道,高温天气易导致燃气轮机最大输出功率和运行效率降低,使得管道输气流量减小。利用SPS软件对中亚天然气管道的夏季高温运行工况进行瞬态仿真,并基于实际生产数据采用移动曲线方法校正软件的输入参数,从而使仿真结果与实际工况的偏差在合理范围内。通过分析燃气轮机功率特性及管道工况变化规律,从运行调控角度提出了压力控制与最大可用功率控制相结合的全线压缩机组控制模式,有效保证了高温运行工况下气源按合同进气,并降低自耗气量。     

盖州压气站站控系统与压缩机组控制系统的融合北大核心

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)     

输气管道压气站能耗的(火用)分析

利用分析的方法,建立了输气管道压气站能量损耗计算的数学模型。结合压气站机组实例,分析了影响压气站能量损失的各种因素。分析结果表明,燃烧过程和排气过程的损失最大,认为分析结果可以作为输气管道压气站节能改造的基础。     

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。     

压缩机组润滑油系统的冲洗方法

以兰银管道银川压气站离心式压缩机组为例,介绍了压缩机润滑油系统的冲洗原理和技术方法,提出了油冲洗法的冲洗要求与检测方法,总结了冲洗步骤。实践证明,该冲洗法不仅可以保证润滑油的质量,而且可以缩短油路冲洗时间,是确保压缩机组安全运行的实用方法。     

压缩机组PLC控制系统的国产化升级改造方案

针对榆林站DY401~DY403管道压缩机组PLC控制系统硬件老化、软件过时、防喘振等功能算法落后、系统故障导致停机次数增多的情况,从软硬件兼容性、防喘振和负荷分配控制功能算法等角度,提出了完整的国产化升级改造方案,主要包括软硬件版本升级,控制功能优化等。利用PLC模拟器与人机接口(Human Machine Interface,HMI)界面组成模拟控制系统,结合UniSim软件站场工艺和设备仿真模型机测试验证控制逻辑的可行性与可靠性,以期为今后各压气站管道压缩机组老旧控制系统的国产化升级改造提供指导。     

压气站场的空冷器设置方案

空冷器是压气站的重要工艺设备之一,具有保护输气管道安全、提高输气效率的功能。常用的空冷器设置方案有集中后空冷方案和单机后空冷方案,但对于输气管道压气站场,选择何种方案设置空冷器,在以往的设计文件中鲜有提及。对比了国内外相关标准规范对两种空冷器设置方案的规定,分析了两种空冷器设置方案的影响因素。以中俄东线输气管道为例,对两种空冷器的设置方案进行定性和定量分析,通过经济比选可知,单机后空冷方案略优,且控制更为灵活,为此确定中俄管道采用单机后空冷的设置方案。最后对空冷器设置方案提出建议,以供相关设计人员、运行单位参考。     

压缩机组停机保压控制逻辑优化

结合中亚天然气管道WKC1首站2台SOLAR TITAN 130/C453型燃气轮机/离心式压缩机组的轴封形式、停机保压控制策略及存在风险,对停机保压程序、密封气供应程序和联动设备进行讨论、提出停机保压程序优化和改进策略,在未增加任何额外投资的情况下,有效解决了首站备用SOLAR机组保压时间短、启动速度慢、附属设备磨损快及天然气放空能耗大等问题.优化改进后的系统有效缩短了备用机组的启机时间,保障了压缩机组的正常运行,降低了对上游土库曼斯坦气源方的负面影响,以及停机状态下的放空损失及生产能耗.(表1,图5,参4)     

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。     

输气管道优化运行的研究现状

经验表明,天然气在管路中流动时,压缩机大约消耗管道所输气体的3%～5%来提供能量,因此压缩机耗能巨大,优化输气管道或管网的运行非常必要.论述了输气管道优化运行的国内外研究现状及建模所需要考虑的目标函数和约束条件,讨论了几个常用的优化方法,结合目前输气管道优化运行的发展趋势,给出了具体意见和建议.     

压缩机进气滤芯反吹除霜方法的优化

针对长输管道压气站压缩机组进气滤芯冬季结霜导致进气压损变大的问题,结合站场现有的除霜措施,优化原有反吹系统的除霜方案,提出了一种改进的进气滤芯反吹系统开关控制逻辑算法:通过采集环境温度、环境湿度以及进气滤芯壁温信号,计算得出环境露点温度,并与采集的进气滤芯壁温进行比较,判断是否存在结霜可能性,以此作为反吹系统开关的控制条件,达到抑制进气滤芯结霜的目的。研究结果表明:优化了的控制系统能够提前对结霜可能做出响应,动态控制反吹除霜系统的启停,保证进气滤芯附近环境参数维持在一个不宜结霜的条件下,为解决压缩机组进气滤芯结霜问题提供了一种可行方案。     

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。     

输气管道气体置换方案的比较及应用

探讨了输气管道的投产置换方式,通过比较天然气管道常用的四种置换方式的优缺点,并就氮气置换隔离方式上不加隔离清管器方案的可行性进行了论述,总结了输气管道置换安全的一般性规律。     

输气管道泄漏检测技术的选择和优化

系统介绍了输气管道的向种泄 漏检测方法的原理和优缺点,指出应根据检漏方法的灵敏性、定位精度、适应性和有效性等指标来确定适用的泄漏检测技术,依据给出的９项介检漏技术的指标对各种泄漏检测技术进行了对比和优先,对比结果表明,连续检漏技术虽有效,但不能检测小于流量０．５％的泄漏,因而需要与其它检漏技术组合使用。指出采用事故率曲线和风险评估的方法优化管道运行期内的检漏技术是一种有效的方案。