輸氣站離心式壓縮機節能優化研究

劉磊（中石油管道聯合有限公司西部蘭州輸氣分公司，甘肅 蘭州 730070）

輸氣站離心式壓縮機節能優化研究

劉磊（中石油管道聯合有限公司西部蘭州輸氣分公司，甘肅 蘭州 730070）

目前，世界各國對石油需求量的持續增加，導致了石油能源的供應緊張。因此，作為清潔能源的天然氣被廣泛的應用于工業、化工等行業之中。隨著天然氣在全國各地的工業和民用中的大量使用，我國的天然氣輸氣管道也得到了空前的發展時機。在建設節約型社會的時代背景下，節能減排和持續性發展以成為當今社會各行各業的重點工作目標。因此，天然氣輸氣站也加強了對于節能降耗工作的關注程度。

輸氣站；節能優化

離心式壓縮機是天然氣輸氣站中最為核心的設備，其功能是講所輸送的天然氣進行加壓，以滿足天然氣長距離輸送的要求。離心式壓縮機的能源消耗是整個天然氣輸氣站中占比最大的部分。隨著離心式壓縮機在天然氣輸氣站中的大量使用，因此，如何降低離心式壓縮機的能源消耗，提升其運行效率已成為天然氣輸氣站的重要研究內容。本文結合離心式壓縮機的工作原理和特點，對天然氣輸氣站中的離心式壓縮機的節能優化進行了研究。

1 離心式壓縮機特性分析

1.1 工作原理

離心式壓縮機的轉子部件通過原動機的帶動進行高速旋轉，葉輪中的天然氣氣體會與葉輪一起進行高速旋轉運動，天然氣氣體在離心力的作用下會提升天然氣氣體自身的壓力能和動能，最后在經過離心壓縮機定子部件中的擴壓器將天然氣氣體的動能轉化成壓力能

1.2 工作范圍

離心式壓縮機的主要性能參數包括壓比、氣動功率、效率和流量等。離心式壓縮機性能曲線是反應每臺離心式壓縮機流量與壓比、流量與效率以及流量與功率之間的變化關系的曲線。由于每一臺離心式壓縮機都對應不同的運行范圍，因此通常將之分為喘振區、正常運行區和阻塞區三部分。當離心式壓縮機的流量減小的一定程度時，運行點在進入到喘振區中，并且發生離心式壓縮機“喘振”現象。相反，當流量增加到某一閾值時，運行點將進入到阻塞區，此時，由于葉輪對天然氣所做的功全部轉化為天然氣的流動損失，因此壓縮機的出口壓力將不會再有所提高。

2 離心式壓縮節能優化措施

2.1 對離心式壓縮機進行節能改造

在天然氣輸氣站中，造成離心式壓縮機能源浪費的主要原因是壓縮機回流所造成的能源浪費。當天然氣輸氣站上游的天然氣流量已經低于離心壓縮機入口的最小流量點時，機組將進入到喘振區。但是，為了機組出現喘振現象，需要把壓縮機出口的防喘振閥門打開一定開度，使機組出口的部分天然氣補充到壓縮機的入口，從而保證離心式壓縮機喘振點處在運行區內。由于壓縮機需要對這部分回流的天然氣重復做功，因此造成了大量的能源浪費。為此，需要對離心式壓縮機進行節能改造，通過更換流量系數更小的葉輪，同時縮小流通部分的通流面積，使機組的防喘振閥門能夠完全關閉，避免天然氣回流流量的產生。

使改造后的離心式壓縮機能夠滿足小流量的工況。

2.2 減少離心式壓縮機的投入數量

由于每臺離心式壓縮機機組需要大量的配套設備，因此，在每臺離心式壓縮機運行時都會消耗大量的資源。因此需要根據天然氣輸氣站的每日的輸氣任務來合理安排離心式壓縮機的運行臺數，以避免造成能源的浪費。在進行計算時，應結合每日計劃輸送的天然氣氣量與離心式壓縮機在實際工作中的輸氣量進行綜合考慮，同時還要結合每臺離心式壓縮機的性能曲線和設計參數來確定離心式壓縮機的投入臺數。在進行計算時，盡量通過改變離心式壓縮機入口天然氣氣的工藝條件，來減少離心式壓縮機的投入臺數，從而實現節約能源消耗的目的。

2.3 選擇合適的調節方式

離心式壓縮機在工作時，由于天然氣的工藝參數不穩或需要改變輸送目的時，常常需要對離心式壓縮機進行調節。按照調節對象不同，通常情況下分為等流量調節、等壓力調節和比例調節三種調解方式。針對不同的輸氣需求，選擇適當的離心式壓縮機的調節方式也可以達到降低離心式壓縮機節約能耗的目的。例如：為保證離心式壓縮機的天然氣輸送氣量時一般采用等流量調節；而為了保證離心式壓縮機的天然氣輸送壓力時應采用等壓力調節。

2.4 離心式壓縮機日常運行與維護

離心式壓縮機最主要的能源消耗量主要取決于自身的運行狀態，每臺離心式壓縮機都有一個設計運行點和正常運行范圍,只有當離心式壓縮機在設計運行點工作時才會最大程度上保證其自身的運行效率。而機組在正常范圍內運行時，雖然離心式壓縮機的運行效率依然很高，但是仍比起設計運行點時的效率要低。當機組處在喘振或阻塞工況下，不僅會對大幅度提升機組的能源消耗量，造成能源的浪費，還會縮短機組的使用壽命。因此，在進行日常的輸氣過程中，應根據不同的工藝需求和工藝參數靜心調節，盡量保證離心式壓縮機處在正常運行范圍之內。

此外，離心式壓縮機的節能工作是一個全面而長期的過程。因此，需要天然氣輸氣站的輸氣人員加強機械、電氣、儀表等專業的日常巡檢工作，同時定期做好機組的維修和保養工作，以確保離心式壓縮機始終處在最佳的運行狀態，

3 結語

由于天然氣輸送工程中使用的離心式壓縮機的數量龐大，加之其節能降耗的空間較大。因此本文結合了壓縮機的工作原理和性能曲線等方面的內容，對于輸氣站中使用的離心式壓縮機進行了節能優化方法的談論，對于提升離心式壓縮機的工作效率，降低其能源消耗具有十分重要的現實意義。

[1]劉明亮，饒原剛.輸氣站離心式壓縮機優化運行實踐與分析[J].石油科技論壇，2012，31（5）.

[2]王永華.單臺離心式天然氣壓縮機的性能測試[J].油氣儲運，2011，30（2）.

[3]燕冰川，稅碧垣，高希光，馮慶善.國內外天然氣管道壓縮機組發展現狀[J].通用機械，2009（11）.

[4]王小平，蔣平，翁正新.西氣東輸離心壓縮機負荷控制系統的研究[J].微型電腦應用，2012，28（7）.