負壓螺桿壓縮機組冷卻系統設計與應用

楊海文 陳炎 王健 周敬偉 （中原油田分公司采油四廠，河南 濮陽 457001）

1 改造前存在的問題

1.1 壓縮機組內部、出口管網結垢嚴重

長期以來負壓螺桿壓縮機一直使用水源井來水作為機組冷卻用水。冷卻水由于未經過處理，不但硬度較高，而且濁度也非常高，其中的礦化物和雜質形成致密鈣化物的分布在壓縮機內部及出口處。出口直徑由100cm縮減為只有60多cm，經測量結垢厚度最嚴重處已達19.5cm，結垢現象非常嚴重。

1.2 運行電流逐漸增高

由于冷卻水中礦化物和雜質含量高，在長期運行過程中形成的鈣化物附著在壓縮腔內壁、陰陽轉子表面，致使主機在運轉過程中部件間隙過小，運行電流呈逐漸上升趨勢；新機投運時電流一般120A左右，由于機組長期運行，內部結垢越來越嚴重，電流最高上升到156A，造成耗電上升，每年多耗電122990 KWh,折合電費9.777萬元。

1.3 經常故障性停機

隨著機組累計運行時間增加，內部結垢越來越嚴重，機體內部運轉間隙過小，造成主機排溫難以控制，很多時候必須打開噴淋補水才能將排溫控制到規定值以內，但在打開噴淋的同時又增加了設備負載，增大了能耗，造成過載停機。停機后機組因內部結垢卡死，有時需用弱酸浸泡1-2天時間才能解卡，2013年累計停機11次，影響輕油產量76.67噸。

2 取得的主要技術創新成果

2.1 改造設計思路

我們認為機組冷卻水硬度過高是造成機組頻繁停機的主要原因，通過對工藝流程分析，決定將分水罐分離出的閃蒸水作為冷卻水水源，閃蒸水經過化驗分析，達到軟化水硬度指標，符合設備冷卻用水要求。從分水罐的切水器降水引出后經過離心泵增壓和換熱冷卻后即可進入壓縮機組進行冷卻使用。

2.2 技術創新點

2.2.1 采用閃蒸水作為水源

原油經過加熱爐加熱進入穩定塔后，在負壓作用下揮發出輕烴組分和水蒸氣，從而起到穩定原油和降低含水的目的。輕烴組分和水蒸氣經過壓縮機和冷凝器后凝析進入分水罐，通過重力沉降，水從分水罐底部被排出。分水罐排出的水中有相當一部分是從穩定塔抽出的水蒸氣凝析的閃蒸水，其硬度很低且無雜質，這部分水在日常都是直接排放掉了，但如果合理利用，卻是理想的冷卻水源，只需進行簡單換熱后即可用來對機組進行冷卻，因此采用閃蒸水作為冷卻水源是我們改造的主要技術創新點。

2.2.2 降低了供水能耗

改造前因為冷卻水壓力要求在0.4MPa以上，原有的來水壓力遠不能滿足要求。因此采用一臺配套功率為7.5KW的單級單吸離心泵供壓縮機冷卻水增壓使用。冷卻水量經過測量每小時平均達到16立方米。改造后，分水罐出水壓力達到0.2-0.25MPa遠高于原有來水壓力，因此無需消耗大功率設備增壓，使用一臺3KW的管道泵即可滿足生產需求，從而降低了供水能耗，同時又降低了電耗。

3 現場應用效果分析

3.1 現場改造工作量

2014年5月我們組織負壓螺桿壓縮機組冷卻水系統進行施工改造，主要改造工作量為：

3.1.1 鋪設冷卻水流程。流程由管線將兩座分水罐切水器排污出口連接后，經過管道泵、換熱器后連入兩臺壓縮機主機水分配器，總長44米.

3.1.2 安裝3Kw管道流程泵1臺。

3.1.3 安裝冷卻換熱器

3.2 現場應用效果

3.2.1 由于采用了水質硬度達標的冷卻水源，消除了機組內部現象

2014年6月改造完成以后，我們分別從管道泵出口處取樣檢測冷卻水的硬度和濁度，指標均為0.1，改造后冷卻水水質得到了根本性改善。經過4個月的運行，2014年10月14日，打開壓縮機出口進行檢查，未發現結垢情況，機組內部結垢問題得到徹底解決。

3.2.2 機組運行電流明顯下降

改造以后，壓縮機運行電流為122A，改造前下降了34A，運行電流下降了22%，機組運行效率提高了8.34%.機組效率大幅提高。

3.2.3 延長了機組使用壽命

改造后截止12月初，壓縮機連續運行進6個月沒有發生一起故障停機，各項運行參數也從改造后就有了一定幅度的下降。運行電流穩定在122A左右，接近新機安裝時的運行電流，排溫從75℃降低到了62℃，潤滑油溫從52℃下降到了46℃。1#負壓機已經累計運行16078小時，預計設備累計運行能達到30000小時，將設備使用壽命延長了2倍。

3.3 取得的效益

3.3.1 經濟效益

3.3.1.1 投入費用投入1.11萬元。

3.3.1.2 產出計算

合計產出 180.1625萬元

創效=產出-投入=180.1625-1.11=179.0525萬元

3.3.2 社會效益

2014年6月改造完成以后沒有發生一起故障停機，原油穩定和輕烴生產的穩定性和連續性得到了充分保障。改造前每次停機以后由于機內間隙小，造成機內轉子和腔體卡死無法盤機，需要冷卻、弱酸浸泡一段時間后人工進行強制盤機，勞動強度非常大。現在停機后即可輕松進行盤機，既節約了時間又大大降低了勞動強度。

4 推廣應用前景

此項改造成果在污水站大型注水設備、壓縮機冷卻方面有著廣闊的應用前景，在中油油田各采油廠聯合站原油處理穩定系統均有推廣應用前景。

[1]陳浩.淺談單機雙級螺桿壓縮機制冷系統的應用[J].中國新技術新產品,2012,(10):124.

[2]張衛東.螺桿壓縮機常見故障及處理方式[J].企業家天地月刊,2012,(2):80.