GE壓縮機組礦物油輔助油泵程序優化

林勇，賈東卓，張增站

（西氣東輸管道公司甘肅管理處，甘肅武威733000）

GE壓縮機組礦物油輔助油泵程序優化

林勇，賈東卓，張增站

（西氣東輸管道公司甘肅管理處，甘肅武威733000）

GE壓縮機組干氣密封保護的放空程序經修改后，減少了天然氣的浪費，但是長時間保壓停機中，輔助油泵的持續運行會造成很大的電能消耗，為此在確保為壓縮機轉子轉動提供潤滑的前提下，對輔助油泵的運行邏輯進行了優化，以達到節約能源、延長電機壽命的目的。

GE機組；輔助油泵；程序優化

1 輔助油泵進行邏輯優化的必要性

GE壓縮機組的礦物油系統有一臺壓縮機非驅動端的軸頭泵、一臺22 kW的交流輔助油泵和一臺直流應急油泵，分別在不同狀態下為動力渦輪和壓縮機軸承提供潤滑油。在機組正常啟停、停機保壓過程和礦物油加熱器運行時輔助油泵運行，主要是避免壓縮機充壓、放空時氣流帶動轉子轉動而不能有效潤滑而損壞軸瓦，防止剛停機時軸瓦處的熱集聚而損傷部件，確保潤滑受熱均勻，防止局部受熱而加速潤滑油老化變質。

GE機組輔助油泵在壓縮機進口壓力大于100kPa就運行，這與干氣密封系統的保護設計不相呼應，致使干氣密封系統程序優化后，其運行邏輯弊端凸顯。

GE機組干氣密封系統設置了壓縮機出口和機組的出口匯管兩處供氣氣源。當壓縮機正常運行時，由壓縮機的出口氣源供給干氣密封；而當壓縮機啟、停機和保壓期間，由壓縮機出口匯管的氣源供給干氣密封。也就是只要壓縮機內有天然氣存在，就一直有經過過濾、加熱，確保潔凈、干燥的外部天然氣進入干氣密封。機組保壓停機中，干氣密封動、靜環貼在一起，密封氣全部進入壓縮機內部。在放空程序修改之前，機組通過間歇性放空將壓縮機進口閥兩側差壓PDIT775維持在400～600 kPa，實現壓縮機內部工藝氣壓力始終低于引自出口匯管的密封氣，防止壓縮機內的氣體流入干氣密封系統，以此保護干氣密封裝置。但每隔20 min的放空會損失大約200 m3的天然氣，1d超過1萬m3的放空量，長時間保壓停機很不經濟。但是，如果停機后立即放空，每次8 000 m3以上的放空量，全年累計起來也是巨大的損失，同時再次啟機不得不重新吹掃和充壓，費時費力又不經濟。

2009年，GE公司根據西氣東輸的要求對程序進行了修改，在“1+1”（1用1備）運行方式下，利用進出口差壓，通過打開加載閥XV775的方式，避免了備用機組保壓時的間歇性放空，減少了環境污染的同時，使備用機組在非特殊情況下不再放空；每年創效近千萬元，但是此次程序的修改沒有考慮相關設備，特別是輔助油泵運行的程序。

從輔助油泵的邏輯模塊中可以看出（如圖1、2所示）：當壓縮機入口壓力a63gs（PIT785）大于K63CC（100 kPa），L63CC為False，在停機保壓過程中L4mqaz一直為False，輔助油泵不停止運行。

在GE公司對干氣密封保護放空程序未修改之前，一般情況下機組停機后馬上就放空泄壓，以避免浪費，輔助油泵很快停止運行；程序修改以后，備用機組輔助油泵持續運行，一臺22 kW的電機，不考慮電機的壽命，運行1個月的耗電量超過15 000 kW·h，費用約1.2萬元。目前西氣東輸全線12座GE站中“1+1”（1用1備）的站場有7座，除“2+0”（二用無備）站場停機外，僅此7臺機組每年保壓中輔助油泵運行的花費約100萬元，另外，“2+1”（二用一備）工程的后續投產又增加9臺備用機組，每年的損失將達200萬元左右。因此，GE公司在程序修改中沒有充分考慮輔助油泵的經濟運行問題。實際運行中，有的站場為減少電能浪費，采用斷開電機電源的方式停運電機，在增加工作量的同時又帶來了較大的人身及設備安全隱患。因此，在保證設備安全的前提下，通過優化控制程序實現節約能源、降低電機損耗是必要且迫切的工作。

2 輔助油泵邏輯優化思路及步驟

機組存在的狀態有啟動、運行、保壓、放空等階段。優化目標是：只需滿足輔助油泵在啟動、放空期間運行，在停機時保證充分冷卻、潤滑，且潤滑油溫度降低至不影響軸、軸瓦的性能后輔助油泵停止運行。在這幾個階段對機組工藝系統的加載、放空閥的開閉狀態、管道壓力以及轉速等參數變化進行邏輯優化（也就是程序優化）。

2.1 啟動階段

無論是GG運行模式、盤車模式還是離線水洗模式激活，L1X為True，L1Z為False（如圖3所示），輔助油泵運行邏輯中D為False，油泵運行。啟動過程中，在充壓前油泵已經運行；而且當NPT_A大于0即透平有轉速時L14LR為False，邏輯模塊中的L1Z也為False，能確保油泵在啟動階段一直運行。

2.2 運行階段

當PT達到最低轉速準備加載時，邏輯模塊中第一排的變量A、B為True，E、I為False，輸出為True（如圖4所示），輔助油泵停止運行，機組具備加載條件，此后軸頭泵取代輔助油泵運行。

2.3 停機保壓階段

由于原邏輯中的H（L62CD）為機組停機后滑油泵運行條件，CALC.OUT為3 h（如圖5所示），假如停機后馬上放空，油泵也會運行3 h后才停止，停機保壓后壓力條件和此條件重合。已經充分考慮到停車后軸及軸瓦的冷卻，因此不用再增加剛停機時的運行邏輯程序。只需考慮保壓階段油泵停止運行，即管道壓力大于定值K63CC（100 kPa）時放空閥關閉，油泵停止運行。

2.4 放空階段

當放空閥XV784打開時油泵運行，而當壓縮機進口壓力PIT785小于定值K63CC（100 kPa），也就是放空結束時油泵停止。

根據以上思路改寫輔助油泵運行邏輯程序：只需將邏輯模塊中的M條件擴展成在保壓時停止，在放空時運行，放空結束時停止。

（1） 增加功能塊（見圖6）。利用XV784關閉信號L33vm_c，和開信號L33vm_o以及壓力比較值L63CC，編寫以下邏輯程序：當機組停機滑油冷卻時間結束時，管道中壓力大于100 kPa，L63CC非與L33vm_c同為True，油泵停止；當放空閥打開放空時，兩路邏輯中都有一個條件為False，所以RUNG_14輸出為False，油泵運行，而當放空結束時L63CC與L33vm_o同為True，油泵停止。

（2） 修改油泵運行邏輯（見圖7）。由于擴展了輔助油泵的運行邏輯模塊RUNG_3中的M，所以必須將RUNG14的輸出替代原邏輯中的M。

（3） 修改設置。以前K63CC的值為100 kPa，考慮到儀表檢測偏差及放空末期，天然氣的流動產生的能量較低，不會對壓縮機造成傷害，所以K63CC的值仍然沿用以前的值。

（4） 保存、編譯后下載到控制器，程序修改結束。

3 試驗效果

2010年5月在金昌站1#機組上進行了輔助油泵程序優化測試，強制模擬保壓、放空以及放空完畢狀態。油泵在放空時運行，在保壓以及放空完畢后停止；啟動過程中L1Z始終是False，油泵一直運行；到最小負荷后，A、B為True，E、I為False，油泵停止；而停機后L62CD為False，油泵運行冷卻3 h計時啟動。這樣，利用閥門狀態、壓力值等現有條件，不需增加設備，只通過簡單的程序修改就實現了輔助油泵的邏輯優化，增收節支的同時延長了電機的壽命。

[1] 王玉軍.干氣密封工作原理及結構布置[J].科技信息，2007，（26）：3-4.

Abstract：When the vent program of dry gas seal protection for GE compressor unit was modified,an amount of natural gas was saved.But the continuous operation of mineral oil auxiliary pump led to much waste of electric energy during a longtime pressurized stop of the compressor unit.Under the condition of ensuring the necessary lubrication,the operation program of mineral oil auxiliary pump has been optimized so as to save energy and extend motor life.

Key words:GE compressor unit,auxiliary oil pump,optimization of program

（69）Program Optimization for Mineral Oil Auxiliary Pump of GE Compressor Unit

LIN Yong（Gansu Division of West to East Gas Pipeline Co.,Wuwei 733000,China）,JIA Dong-zhuo,ZHANG Zeng-zhan

TH45

B

1001－2206（2011）02－0069－04

林勇（1971-），男，四川資陽人，工程師，1995年畢業于西安石油學院儀器系，主要從事電氣、自動化儀表的維護、安裝等工作。

2010-11-10