天然气管道燃驱压缩机组的可靠性

天然气管道燃驱压缩机组具有子系统多、控制系统复杂、故障频率较高、不易维护的特点,燃驱压缩机组失效将直接影响输气管道的可靠性和站场的安全性。建立了可靠度、故障率、平均无故障时间、修复率、平均维修时间等指标的燃驱压缩机组可靠性指标,对西一线、西二线等管道的14个站场36套燃驱压缩机组2012-2014年运行的和停机数据进行可靠性指标计算与分析,给出了机组的可靠度函数。结果表明:当天然气管道燃驱压缩机组投入运行3年后,故障率、平均修复时间及修复率较为稳定,故障发生情况具备较明显的浴盆曲线特征,研究成果可以为机组的安全可靠运行和科学维修提供参考。     

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。     

可控参数对燃驱压缩机组有效功率的影响

为了更准确地了解燃驱压缩机的性能参数,提出一种定量分析及预测可控参数对燃气驱压缩机组有效功率影响程度的方法。结合中国某天然气储气库燃驱三级往复式压缩机的实际运行情况,分析进出口压力、进口温度等参数对有效功率的影响程度。研究发现:第一级入口压力、末级出口压力及第一级入口温度对有效功率影响最大,并对这些参数进行了预测。通过与变工况热力学复算以及相似试验结果对比分析,验证了该方法的准确性,论证了调节参数可以进一步提升运行中压缩机组的性能,为燃驱压缩机组的有效功率研究提供了参考。(图3,表3,参20)     

一种输气管道燃气轮机性能计算方法及其验证

准确掌握燃气轮机的气路性能参数,对输气管道燃驱压缩机组的运行维护具有重要意义。建立了一种基于一维Newton迭代的燃气轮机气路性能计算方法,并通过引入“虚拟部件”的概念对具有复杂气路结构的燃气轮机进行模型简化,使建立的计算方法具有更广泛的适用性。在此基础上,分别根据燃气发生器中“虚拟部件”和实际部件的平衡机理,给出了热端部件进、出口截面处的气路物性参数计算方法,以进一步获取燃气轮机中热端部件的各项性能参数求解。将建立的性能计算方法用于GE LM2500 +型和RR RB211-6562型燃气轮机的燃气发生器各部件性能求解,通过与基于多维迭代计算方法获得的部件性能参数进行对比及理论分析,验证了新方法的准确性。新方法克服了由于热端部件气路物性参数缺失而造成的热端部件性能参数无法求解的问题,为输气管道燃气轮机的性能的计算提供了新的思路。     

国产电驱离心压缩机组在天然气管道的应用

近年来,电驱离心压缩机组在天然气管道压气站中被大量采用,国产电驱机组虽然起步较晚,但发展较快。回顾了国产电驱离心压缩机组在天然气管道的应用现状及发展概况,系统归纳了机组主要单元的组合方式、成套方式、电动机、变频调速装置、控制系统的主要技术特点。通过运行数据分析、典型故障分析及与进口机组对比分析等方法,归纳总结了国产电驱机组相对进口压缩机组的优势与不足,并在设计、运行、管理及售后方面提出建议。从20 MW以上国产电驱机组研制、国产电驱机组推广、变频高速异步电动机应用、集成式压缩机的研制以及磁浮轴承在国产分体式电驱机组上的研制与应用等方面进行了展望,认为国产电驱机组必将成为未来中国天然气管道输送的核心动力装备,也更加安全、环保、可靠、经济。     

天然气长输管道集成式压缩机关键技术研究进展

随着中国天然气储运业务的快速发展,天然气管道压缩机组的可靠性及异常工况响应能力越来越重要,集成式压缩机能够解决目前高速直连电驱压缩机组调速范围窄、故障频繁、油气持续排放污染环境等诸多问题。结合国外集成式压缩机应用现状,梳理了各类集成式压缩机机型结构、功率等关键参数,对比了国内外集成式压缩机的特点,总结了集成式压缩机研制的关键技术问题与难点。借鉴国外集成式压缩机设计理念,提出天然气长输管道集成式压缩机研制思路,对提升中国天然气管道可靠性、关键设备制造与加工技术水平具有重要意义。     

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。     

中国石油油气管道设备国产化现状和展望

中国石油开展油气管道设备国产化意义重大:符合国家相关政策要求,保障国家能源安全,提高管道行业效益,促进民族工业发展。提出了中国石油采用"政产学研用"1+N模式的国产化工作思路,总结了中国石油在高强度管线钢管、天然气用燃驱和电驱压缩机、大口径球阀等设备国产化方面的重大成果,阐述了中国石油在输油泵、关键阀门及执行机构、流量计等5大类16种油气管道设备国产化方面的重要进展,最后对中国石油油气管道设备国产化的前景进行了展望。     

西气东输干线燃驱压缩机组故障停机分析及建议

随着中国天然气长输管道的不断发展,燃气轮机驱动的天然气压缩机被广泛应用于管输天然气增压。对2006-2017年西一线、西二线、西三线及轮吐线的15个压气站共39套RR燃驱压缩机组进行故障停机数据统计,计算可用率、可靠性、平均无故障运行时间、千小时故障停机次数等指标,归纳分析各类故障的发生频次、产生原因及部位,统计故障分布图,并总结发生概率较高的故障。结果表明:控制系统及辅助设备故障是造成管道压缩机组故障停机的主要原因。针对几类高频故障,结合运行维护经验分析其原因,并提出解决措施,有助于提高机组运行稳定性,保障安全可靠生产。     

往复压缩机声学脉动分析及出口管道减振模拟

往复压缩机出口管道振动容易引起管道疲劳破坏,可以通过改变管系内气柱的固有频率来避开往复压缩机的激振频率。结合往复压缩机与管道系统的振动机理及减振方法,建立了往复压缩机结构等效数学模型,利用振动分析软件对机体进行声学脉动模拟,并依据分析结果对其出口管道进行减振设计。研究结果表明:增设孔板可明显降低往复压缩机出口管道的固有频率,使之避开共振响应区域,降低管系气柱压力不均匀度和脉动幅值。模拟结果为往复压缩机的安全使用与疲劳计算提供了科学依据,也为后续的配管设计工作提供了参考。     

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。     

全寿命周期成本分析在站场设备采购中的应用

油气管道站场设备运行寿命长,运行维护费用比购置费用高,现行采购方式难以全面考虑站场设备全寿命周期内的总费用。基于全寿命周期成本（LCC）分析的设备采购方式,考虑了设备从采购、安装、运行、维修、改造直至报废的全寿命周期内的总费用。在站场设备采购中采用LCC分析,可有效减少设备LCC,降低管道建设和运行成本。介绍了全寿命周期设备管理的概念及基于LCC分析的设备采购流程,提出各环节的注意事项。以燃驱压缩机组为例,对站场设备的LCC组成进行分析,说明了影响LCC估算的关键因素。为科学进行基于LCC分析的设备采购,应推行设备的全寿命周期管理,建立设备运行管理信息系统,选择合理运行维护机制,逐步完善设备LCC模型。     

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。     

往复式压缩机平衡腔管道振动分析及对策

即墨加气母站投产初期,6台D-2.5/(8-16)-250型往复式压缩机平衡腔管道振动严重,导致停产改造。从气流脉动、共振、机械振动等方面对压缩机平衡腔管道振动展开了分析,对压缩机一二级和三四级平衡腔出口管道压力进行测定,得出压力脉动范围,计算得到出口管道的压力不均匀度;结合天然气特性,计算平衡腔管道气柱的振动频率,进行气柱共振分析,得出管道系统1~4阶的共振管长范围;分析了压缩机管系结构的固有频率,确定了平衡腔管道振动的主要原因为其固有频率与激发频率接近造成的气柱共振。对平衡腔出口管道长度、管径和配置进行调整,增大集气管的管径,有效地解决了压缩机平衡腔管道的振动问题。     

天然气长输管道设计中压缩机与驱动机选型

世界天然气工业在下在在加速发展。在长输天然气管道设计中，压缩机和驱动机的选型是重要内容之一。介绍了世界几家著名公司生产的燃－压机组的特性及技术指标。根据国外天然气管道输送系统压气站的安装生产情况，结合我国目前尚无运行的长输天然气管道中间压气站及现有技术、设备、管理水平、提出选用燃－压机组的原则应是大功率，台数少。指出国产压缩机组存在的主要问题是产品性能不稳定；使用寿命短；能耗高；效率低；现有系列覆     

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。     

管道建设中的资金优化

长输管道建设的初始投资总费用可以划分为管道成本费用和压缩机成本费用,明确管道成本费用与管道内径的关系、压缩机成本费用与压缩机功率的关系后,通过建立数学模型对初始投资总费用进行优化。基于管道、压缩机、气源等的相关参数,运用PipePhase软件建立相应的数学模型,利用软件的优化功能对模型进行优化分析,得出两种优化结果,并对比分析二者的优劣,最终得出结论:在管道初始设计中考虑管道的后期操作费用,可以提高管道建设运营的总体效益。     

长输天然气管道压缩机组远程控制系统设计北大核心

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。     

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。     

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。