中哈天然氣管道壓縮機組維護模式與策略淺析

侯世宇，宗鶴宏，高吉發，杜義朋

（1.中油國際管道有限公司，北京 102206；2.國家管網集團北方管道有限公司廊坊輸油氣分公司，河北廊坊 065000；3.中國石油管道局工程有限公司管道投產運行分公司，河北廊坊 065000）

0 引言

自20 世紀50 年代以來，中小型燃氣輪機在天然氣管道增壓站中得到了廣泛應用[1]。中哈天然氣管道作為中國—中亞進口天然氣管道的重要組成部分，采用三線并設設計，單線長度1304 km，沿線設增壓站場15 座，共配置壓縮機組42臺，受管道過境國當地電網情況限制，所有壓縮機組均采用燃氣輪機驅動。

燃氣輪機存在體積大、易損件多、做功環境差、維護保養難等特點[2]，在股權、人員、資源均有限的海外運營環境下，壓縮機組的優質、高效維護尤為重要。自2009 年投產以來，中哈天然氣管道對壓縮機組維護模式進行了長期的探索與實踐，基于此，以該管道GE 壓縮機組為例對中亞地區壓縮機組維護模式與策略進行分析總結。

1 壓縮機組維護概述

1.1 壓縮機組配置

中哈天然氣管道根據管線設計輸量和水力分布，對各增壓站間機組進行選型配置，其配置特點為機組型號較為統一，功率和排量存在部分差異。其中GE 壓縮機組的配置情況見表1。

表1 中哈天然氣管道壓縮機組配置情況

1.2 機組維護內容

考慮到可參照性與對比性，選取壓縮機組設備型號相似的CS1、CS4 站和CCS2、CCS6 站作為主要分析對象。此4 站壓縮機組均采用PGT25+燃氣輪機驅動PCL 系列離心式壓縮機，機組主要單元組件分別為：LM2500+DLE（Dry Low Emission，干式低排放）航改型燃氣發生器、HSPT 高速動力透平和PCL 離心式壓縮機。根據主機廠家運維手冊規定，機組各單元在日常檢查以上級別定期維護見表2。

表2 壓縮機組各單元維護周期

1.3 機組維護必要性

首先，壓縮機組是天然氣管輸企業的重要資產，對機組進行定期維護檢修是確保機組達到預期壽命并維持機組性能參數指標水平的關鍵手段[3]。其次，定期的檢查維護能夠優化機組運行指標，進而提升管道運行效率，降低企業運營風險。此外，中哈天然氣管道選用的DLE 型機組為達到減排CO 和NOx的目的，其裝置的多級配氣結構燃燒室對大氣溫度等環境因素比較敏感，需要適時進行標定等維護以維持機組穩定運行。

2 壓縮機組維護模式分析

2.1 維護模式介紹

綜合中哈天然氣管道所屬人員配置、技術儲備、運營條件和商務環境等情況，其可能面臨的機組維護模式主要有以下4 種。

2.1.1 傳統長服外委維修

傳統長服一般將管道沿線若干個配置同類機組的增壓站服務量打包到一個合同中，技術服務人員采用長期駐站或流動服務方式，一般定期進行單獨招標采辦。

由于目前天然氣管輸企業大多不具備機組自主中大修條件和能力，因此主要采用外委方式，其中具備GE 機組LM2500 型燃氣發生器中大修資質的單位除GE 外，還有德國MTU、SIEMENS、加拿大TCT（TransCanada Turbines）及中國國家管網集團（不具備DLE 機型維修能力）等授權單位，HSPT 動力透平大修被GE壟斷，具備PCL 壓縮機干氣密封維修的授權機構則相對較多。一般根據項目進行單獨招標采辦。

2.1.2 短周期一體化合同

短周期一體化合同將一個相對較短期間內（一般為1～2年）的機組服務與維修進行打包招標，以維修任務為主配置短周期服務以取得一定程度折扣優惠。

2.1.3 長周期一體化合同

長周期一體化合同由專業公司（一般為主機廠家）在一個較長期間內（一般為5～6 年）負責壓縮機組的檢修、備件、修理、運行維護指導等工作[4]，期間機組維護與中大修整體打包招標并簽訂合同。該類合同比較典型的有GE 的CSA（CONTRACTUAL SERVICE AGREEMENT，合同服務協議）和西門子的LTP（LONG TERM PROGRAM，長期計劃）。

2.1.4 自主維護外委維修

自主維護是在相關技術、資質和經驗積累到一定程度后，業主本單位運行技術團隊自行進行機組維護和故障處理。機組中大修采用外委方式，根據項目進行單獨或打包招標采辦。

2.2 維護模式分析

2.2.1 維護模式實踐

（1）中哈天然氣管道AB 線主力站場CS1、CS4 站：自主運維后管道運營合資公司即與GE 簽訂了傳統長服合同，兩站各設兩名駐站長服（機械、自控），提供機組維護、故障處理、DLE 標定、技術支持。2015 年合資公司與GE 簽訂了6 年CSA 長周期一體化服務維修合同，GE 除駐站長服外，還提供兩站7 臺燃氣發生器的中修，機組損件賠付和AM&D（Advisory Monitoring and Diagnostics，機組狀態遠程監測）服務。

（2）C 線準主力站場CCS2、CCS6 站：投產結束后合資公司即與GE 簽訂了傳統長服合同，配置一名流動長服（自控）為兩站輪流提供服務。2018 年合資公司與TCT 簽訂了類短周期一體化服務維修合同，承包商提供兩名流動長服，同時承接兩臺RR RB211-24G DLE 燃氣發生器中修。2019、2020 兩年合資公司采取自主維護結合DLE 標定服務單獨采辦的模式。2021 年合資公司與GE 在項目所在國的渠道公司簽訂傳統長服合同，配置兩名流動長服。

2.2.2 成本效益分析

根據圖1 對機組運行指標進行分析：在采用技術服務初期，如CS1、CS4 站在2013—2015 年和CCS2、CCS6 站在2016—2017 年間指標數據，機組停機次數（本體）和MTBF（平均無故障運行時間）指標均獲得大幅改善；在采用技術服務3～4 年后，如CS1、CS4 站在2016—2019 年間指標數據，機組運行指標逐漸平穩；在經過較長期技術服務后，如CS1、CS4 站在2020—2021年，機組運行指標持續優化。值得注意的是，CCS2、CCS6 站在2019、2020 年采用單獨采辦DLE 標定服務和自主維護模式期間，機組運行指標出現了一定程度下降。

圖1 壓縮機組2013—2021 年運行指標統計

根據圖2 對技術服務成本進行分析：總體上技術服務的月均成本呈現逐年上漲趨勢，其中CS1、CS4 站成本曲線虛線部分為CSA 合同總體成本，實線部分為技術服務預估成本。CSA 合同費率主要分為可變費率（以機組中修前點火時間計）和固定費率（按月計）兩部分，經過計算和分析，應以固定費率來預估技術服務成本。CCS2、CCS6 站成本曲線虛線部分為2019、2020 年未采購實際技術服務（僅采購DLE 標定服務）成本，實線部分為實際技術服務成本。除受承包商的年抬價公式影響外，2018 年、2021 年引進第三方專業公司和渠道商也是有弊因素。CS1、CS4站月均成本高于CCS2、CCS6 站，主要原因為CS1、CS4 站站均兩名駐站長服的人員成本遠高于CCS2、CCS6 站的流動服務模式。

圖2 壓縮機組2013—2021 年技術服務月均成本統計

3 壓縮機組維護策略

3.1 維護模式發展方向

在現場維護方面，由成本效益分析可知，機組投產運行初期，適度的現場技術服務是必要和有效的。經過一段時間的長服保運和業主運維團隊發展，現場外委服務從必要性和經濟性層面考慮，均趨向逐步削減直至取消。中哈天然氣管道由駐站長服到流動服務，再到自主維護加遠程技服模式的趨勢已然明確。

在機組中大修方面，以中哈天然氣管道當前的機組規模來說，業主自行組建維修設施顯然是低效投資，因此一是要爭取與廠家發展長期合同或戰略合作，在優化維修成本的同時提高維修進度和效率；二是要積極借助國內燃氣輪機產業發展，加大與國內相關企業合作力度，助力海外油氣設備國產化進程。

3.2 困難與策略

（1）經過多年的技術和經驗積累，合資公司技術團隊取得了機組現場維護和部分維修作業的能力和資質，但是燃機標定等較高技術含量專業操作仍需要依靠有資質的外委單位。為實現此類關鍵技術突破，一是要利用長周期合同時機，以市場換技術，促進技術轉讓；二是考慮裝備新型自動標定設備，減少人工操作。

（2）對于大部分涉及技術專利和廠家保密的較高級別維修，合資公司仍處于摸索階段。對此，一是企業內部要及時總結經驗，豐富作業標準，利用EAM 等信息化系統對技術資產進行固化；二是要加強與國內外科研院所的交流合作，借助逆向工程等科研成果突破技術瓶頸。

（3）合資公司的專業人員培養和發展工作還有待提升。一是要充分發揮集中維護優勢和專業技術組職能，集中優勢兵力攻關重大作業、關鍵技術，總結經驗后開展多層次培訓鞏固；二是繼續擴大管理、技術“雙通道”發展策略，提高技術序列員工待遇，使其專心搞科研、搞技術，保證專業人才基數。

4 結語

中哈天然氣管道在中方員工基數低、屬地技術積累少、海外營商條件復雜等客觀環境因素下，主動作為，積極探索，以壓縮機組（GE 機組）運行指標年均超13%的優化率，有力保障了國家西北跨國能源通道年均超400 億m3的天然氣輸送量。通過不斷的技術經驗積累，人員能力提升和數字化轉型加持，中哈天然氣管道壓縮機組的管理創新有效提升了管道全線運行效率和運營效益，為實現全面自主維護和系統維修戰略奠定了有利的實踐基礎，營造了積極的發展氛圍。