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输气站离心式压缩机节能优化研究

作者: 发布时间:2020-02-04 14:25:22 阅读: 56 次

 

摘要:离心式压缩机已经被广泛应用到天然气输气站中,其所消耗的能源占据了整个系统消耗能源的绝大部分,研究如何提高离心式压缩机的工作效率,减少离心式压缩机工作时的能源损耗势在必行,本文对如何实现离心式压缩机的节能优化进行了讨论和分析

关键词:离心式压缩机;天然气;输气站;工作效率

 

压缩机是天然气输送管道中所使用的核心设备之一,其功能是将进入到压气站的天然气进行压缩,提高天然气输送管道的流量,满足输送量的需求。随着石油能源的日益紧缺,天然气得到了广泛的关注和应用,尤其是随着我国天然气在民用和工业生产中的推广和普及,我国的输气管道得到了大力的发展,因而对压缩机组的需求也日益增加。鉴于输气管道的管径不断增大,天然气需求量不断增多,离心式压缩机被越来越广泛的应用到天然气输送干线中。但是多数离心式压缩机在安装和使用的过程中没有注重能耗的控制,因此存在着大量的能源浪费,研究如何对离心式压缩机进行技术优化以提高其节能效果不仅是当前时期企业发展的内在需求,也是社会发展的必然趋势。

1 离心式压缩机工作原理及特性分析

压缩机是将原动机所使用的能量转变为气体能量的一种机械,具体到离心式压缩机而言,其是利用叶轮的高速旋转来提升叶轮出口处气体流动速度,进而在扩压室内将气体所具有的动能转换为压力能,实现对天然气的压缩,从而使压缩机出口处的气体压力提高。

离心式压缩机的工作特性有两个,一个是喘振,一个是阻塞。当离心压缩机内的流量减小到某一阈值时会造成出口压力的突然下降,造成管道内的压力大于压缩机出口的压力,进而出现倒流,直到压缩机出口处的压力再次比管道内压力大时,离心压缩机重新开始工作,这种周期性的现象就会引起离心压缩机的喘振。当离心压缩机内的流量增大到某一阈值时,则压缩机无法再将其他形式的能量转化为天然气的压力能,这种情况被称为阻塞。

2 离心式压缩机运行方式与电能消耗之间的关系

通常,离心式压缩机都采用电力驱动(西气东输管道大多数压缩机机组都是使用航改型燃气发生器驱动,使用管输天然气直接作为燃料),若将压缩机工作时所消耗的电能与标准煤燃烧产生的能量进行换算,可以发现压缩机电能损耗可以占到总能量损耗的95%,因此对离心式压缩机进行节能优化可以有效控制企业成本。

压缩机工作方式以一用两备和两用一备两种工作方式进行讨论。

其中,一用两备的工作方式可以保证压缩机组运行在较好的工作状态,机组的震动、轴瓦温度等参数和机械性能等都维持在良好水平。但是这种运行方式在机组负载率方面维持在较低水平,与设计值相差较大,能源浪费相对比较严重。

若离心压缩机工作在两用一备的工作方式,则按照当前的天然气输送量等标准,一台机组即可满足日常的天然气输送需求,而另一台机组则维持在防喘阀保持一定开度状态,以满足离心式压缩机输气流量的需求。显然这种工作方式也造成了能源的浪费,甚至比一用两备工作方式的能量利用率更低。

综上所述,离心压缩机工作时的能耗占到了整个工作设备能耗的百分之九十以上,可是工作效率却维持在较低水平,因此对离心压缩机进行节能优化势在必行。

3 离心压缩机的节能改造

对离心压缩机的节能改造可以通过以下几方面实现。

3.2 对压缩机流量的改造

由上节分析可知,压缩机中的流量不大是造成能量浪费的主要原因,因此提高压缩机工作时的气体流量可以有效提高压缩机的能源利用率,进而实现压缩机工作时的节能。提高离心压缩机工作流量的方式很多,本文主要讨论如何通过局部改造来提高压缩机的流量。提高压缩机的吸入压力;增强压缩机叶轮的转速;增大叶轮扩压器主要元件通流部分的宽度,改变叶轮与扩压器的几何安装角和入口安装角等都可以实现离心压缩机流量的提高。

这种节能改造技术利用提高压缩机的流量实现提高压缩机的工作负荷和运行功率,进而实现节能改造。

3.3 改进压缩机组的工作方式

鉴于当前输气管道中所使用的离心式压缩机的工作效率低,而所安装的离心式压缩机设备相对较多,可以对单台压缩机的更大输气量进行计算或测量,在满足输气任务的前提下减少压缩机的运行数量,从而实现节能的目标。

根据GE厂家提供的设计数据,可以确定单台压缩机日输气量,但是鉴于设计参数与实际运行参数不尽相同,因此该数据只能作为参考,具体需要按照运行经验确定,由经验数据在GE机组的运行性能曲线图中绘制更大进口流量和出口压力条件下的工作点,确定该工作点是否可行,若可行,则可按照该工作量对压缩机组进行配置,减少机组运行时的综合能耗。

3.4 对机组进行正常的维护

离心式压缩机的工作状态也决定了其能耗的大小,若机组经常出现喘振或者阻塞等极限工作状态,则首先来说会减少离心压缩机的使用寿命,其次不正常的工作状态使得压缩机所消耗的能量无法全部应用到气体压缩中,造成能源的浪费,因此维护压缩机组工作在正常状态也是节能的一个途径。

 

 

总结

离心式压缩机被广泛应用在天然气长输管道行业中,其所消耗的能耗占据了总能耗的绝大部分,因此降低压缩机的能源损耗、提高压缩机的工作效率是实现压缩机节能优化的重点,具有非常实用的现实意义。

 

参考文献

[1] 刘明亮,饶原刚.输气站离心式压缩机优化运行实践与分析[J].石油科技论坛,2012,31(5)

[2] 王永华.单台离心式天然气压缩机的性能测试[J].油气储运,2011,30(2)

[3] 燕冰川,税碧垣,高希光,冯庆善.国内外天然气管道压缩机组发展现状[J].通用机械,2009(11)

[4] 王小平,蒋平,翁正新.西气东输离心压缩机负荷控制系统的研究[J].微型电脑应用,2012,28(7)