壓縮機空冷器技術改造

楊春社 王 勇 沈雁飛

（1.新疆吐哈油田丘東采油廠 新疆鄯善 2.吐哈油田吐魯番采油廠 新疆鄯善）

美國GE公司生產的ES604型往復式壓縮機，三級壓縮，氣缸采用水冷，工藝氣為壓縮后冷卻方式，采用空冷器冷卻。（圖1）。壓縮機用于氣舉增壓采油，將從井口來的天然氣經過初步分離，經壓縮機增壓，注入到采油井中采油。

圖1 壓縮機工藝流程圖

油田有7臺ES604型往復式壓縮機于2013年投產運行。運行初期，由于氣舉采油措施沒完全到位,對氣量需求較少，加上備用機組較多，壓縮機的回流閥開度很大，單臺機組的處理量一直很小，機組基本處于低負荷，低效率運轉狀態。隨著油田天然氣注氣吞吐和氣舉等各種增產工藝的實施，壓縮天然氣的需求量不斷增大，壓力不斷提高，這就對站上的幾套機組的供氣能力，提出了更高的要求和挑戰。需要關小壓縮機回流調節閥，增大壓縮機的排氣量來滿足現場的供氣需求。

一、問題

壓縮機開啟后準備帶載運行時，隨著回流閥的關小，壓縮機的各級排氣壓力迅速升高，各級排氣溫度也快速升高。當回流閥關小到一定程度時，一級后冷卻溫度，一二級排氣溫度持續上升，接近報警停車值。特別是當環境溫度較高時，這一現狀尤為明顯。

圖2 空冷器改造方案

表1 壓縮機組運行參數

表1為某臺壓縮機實際運行參數，可以看出，壓縮機的進排氣溫度都偏高,尤其一二級排氣溫度和一級冷卻后溫度,都接近或超過了報警值。為了防止壓縮機因為排氣溫度高停機,機組運行中只好采取開大回流閥的方式來控制壓縮機進排氣溫度。在31℃的環境溫度中，當回流閥開度＞25%時，壓縮機一二級排氣溫度才不至于報警停機，才能勉強維持正常運行。但在41℃的環境溫度中，要維持機組正常運行，回流閥開度就需要＞35%。但回流閥開度越大，排氣量會越低，為了不造成壓縮機因為排氣溫度過高報警停機，實際運行中操作人員只能通過控制回流閥開度大小,即犧牲壓縮機排量的方法來控制壓縮機溫度。這樣就造成壓縮機排氣量嚴重不足，排氣壓力始終上不去，嚴重影響了油田的正常生產。

站上的維護人員做了很多努力，曾試圖通過調整風扇葉片角度，調整缸頭余隙，清洗散熱片，疏通散熱管線，場地管線灑水冷卻等等辦法和措施，但問題依舊不能解決。

二、技術改造

圖3 空冷器改造過程

（1）技術分析。技術人員用測溫槍逐點對空冷器的管束進行測試，發現空冷器內氣流的走向（圖2），從而確認空冷器管束的排列布置方式。針對此空冷器排列布置，仔細查閱了壓縮機組工藝氣空冷器的使用及結構情況，根據經驗推測其冷熱風的走向在排列結構上存在改進提高散熱效率的可能性，于是提出了改進建議。

（2）技術設想。通過更改空冷器內橫隔板的位置和方向，將原來的左右排散熱結構改為上下排散熱結構，熱排在上冷排在下，充分利用風機自下而上的冷空氣給空冷器風冷散熱，見圖2。

（3）技術改造。為了驗證方案的有效性和可行性，決定先對一級空冷器進行改造，為了節省彎頭，管材，簡化施工難度，將進口管道從箱體內部直接延伸到上部熱風腔體內，同時采用雙層隔板加保溫棉，使高溫天然氣經過右側封頭腔體直接通向上層管束，形成“7”字形隔板改進方案（圖3）。使得該方案進一步簡化了施工難度，還防止了熱量通過隔板熱傳遞加熱旁邊腔體內冷卻后的天然氣。

表2 機組改造前后數據對比

三、改造效果

改造前后壓縮機各項運行參數做了對比見表2。改造后，在壓縮天然氣相同排量下一級后冷卻溫度已經由原來的69℃下降到了52℃，遠低于報警溫度。二級排氣溫度也大幅下降，各級進排氣溫度都得到了有效控制。

四、結語

空冷器對壓縮機的工藝氣和冷卻液起著散熱和降溫作用，是壓縮機的重要配套設備，在實際運行中，由于冷卻能力較差，造成工藝氣排氣溫度降不下來，各級排氣溫度偏高，只能通過犧牲排氣量的手段維持機組運轉，這一現象嚴重影響了壓縮機的工作效率，通過對壓縮機運行工況的了解和深入調查，以及對空冷器結構排列方式的分析研究，深挖降溫增效措施，制定出了一套行之有效的改造方案和措施，并加以實施，取得了顯著的效果。