兩段背靠背式壓縮機組的站場操作

齊強國 李愛莉 蘇文軍

摘 要：本文通過別伊涅烏-巴佐伊-奇姆肯特天然氣管道工程巴佐伊壓氣站為例，介紹了工程相關背景，描述了西門子兩段背靠背式離心壓縮機組的站場操作程序。巴佐伊壓氣站采用雙氣源進氣，增壓后單出口外輸，站內工藝設施及流程相對復雜，在國內尚無使用的案例，該機型在中亞地區尚屬首次安裝。通過本文可為今后國內外該機型的投產試運及運行維護作業提供借鑒。

關鍵詞：背靠背；壓縮機；投產；運行

1 前言

1928年，蘇聯建成格羅茲內至圖阿普賽焊接式長輸原油管道，揭開了現代管道工業發展的序幕。上世紀80年代，蘇聯建設了6條超大型輸氣管道系統，全長近20000km，管徑1220～1420mm。自2002年開始，我國開始了輸氣管道建設高峰，陸續建成了一批大口徑長距離的干線管道，在這些大型管道工程中壓氣站是整條管道的核心，是實現天然氣長距離大輸量輸送的關鍵點。

2 工程概況

2.1 工程介紹

別伊涅烏-巴佐伊-奇姆肯特天然氣管道全長1454.2km，管徑1067mm，在0km處通過別伊涅烏計量站與中亞-中央管道連接，在311km處通過巴佐伊計量站與布哈拉-烏拉爾管道連接。

2.2 氣源介紹

巴佐伊壓氣站為該工程的首座壓縮機站，將分別來自布哈拉-烏拉爾管道和中亞-中央管道的天然氣增壓后輸向下游。兩組氣源來氣壓力差別較大，且氣量波動較大，氣源參數見表1。

2.3 機組運行模式介紹

該站采用5臺西門子燃氣輪機驅動壓縮機組，燃機部分為西門子SGT400工業型燃氣機組，壓縮機為兩段式離心壓縮機，兩段葉片呈背靠背布置。依據氣源的不同，每臺壓縮機的兩段壓縮部分有如下兩種運行模式。

壓縮機串聯操作模式：來氣壓力較低時，進入壓縮機進行一級壓縮，冷卻后進行二級壓縮，氣體冷卻后進入出站匯管。

壓縮機并聯操作模式：來氣壓力較高時，壓縮機兩段同時進氣壓縮，壓縮冷卻后進入出站匯管。

全站5臺壓縮機組在不同輸量及不同氣源情況下有多種外輸組合方式。

3 站場控制邏輯

3.1 站控范圍

站控主要實現站控啟停和開關功能，備用設備自動切換。超壓、低壓、低溫等極端工況下實現聲光報警、可燃氣體檢測、自動滅火等功能，下達ESD指令。

3.2 控制邏輯

3.2.1 壓氣站啟動

檢查并確認所有閥門處于正確開、關狀態，輔助系統工作正常，開啟進出站ESD閥門，選擇分離器開啟相應閥門，當進出站壓力基本平衡后，啟機外輸。

3.2.2 壓氣站停運

正常停運：停運壓縮機，關閉進出站閥門。

緊急停運：當觸發ESD信號時，立即停運機組，ESD閥關斷；如果達到全場放空情況，聯動開啟緊急放空閥。

3.2.3 緊急關斷（ESD）系統

無論ESD命令從何處下達，以及SCS或UCS處于何種操作模式，ESD控制命令均能使設備按預定的順序動作。ESD命令優先于任何操作方式，ESD系統的動作將發出閉鎖信號，需人工復位后才能再次啟動。

3.2.4 站控系統的ESD系統

站控系統的ESD單獨設置。站場接收ESD-0邏輯后，報警并執行站場ESD程序，關斷進出站閥門，打開緊急放空閥，放空天然氣，切斷電源。機組各列執行ESD程序，關閉進出口閥門，放空機組內天然氣。

3.2.5 單列ESD系統（壓縮機/空冷器）

單列壓縮機組的ESD功能整合在壓縮機組UCS系統中，當ESD-2.1邏輯觸發時，將運行的壓縮機組按預定的程序停車，并自動關閉壓縮機組的進出口閥，停止空冷器控制，切斷燃料氣供給。當ESD-2.0邏輯觸發時，除ESD-2.1動作外，自動放空壓縮機、空冷器及其間管路內天然氣。

3.2.6單體設備ESD系統

觸發單體設備ESD的主要是調壓撬，調壓箱，鍋爐，發電機房等系統，為最低級別的ESD。

4 設備操作與控制

4.1 機組啟動-串聯模式

啟動準備就緒后，選擇串聯模式并確認熱旁通閥處于關閉狀態；打開壓縮機入口旁通上的加載閥，天然氣進入壓縮機，當出口閥兩端的壓差小于1bar時打開，關閉加載閥。燃氣輪機點火啟動，在此期間機組2個喘振控制閥全開，壓縮機打回流，啟動空冷器控制，透平逐漸加載并達到一定負荷后，開啟后空冷器出口閥，關閉喘振控制閥，壓縮機組啟動完成。

4.2 機組啟動-并聯模式

啟動準備就緒后，選擇并聯模式并確認熱旁通閥處于關閉狀態，切換閥開啟；打開壓縮機入口旁通上的加載閥，天然氣進入壓縮機，當閥門兩端的壓差小于1bar時開啟閥門，關閉加載閥。燃氣輪機點火啟動，在此期間機組2個喘振控制閥全開，壓縮機打回流，透平逐漸加載并達到一定負荷后，開啟后空冷器出口閥，關閉喘振控制閥，壓縮機組啟動完成。

4.3 空冷器的操作與控制

壓縮機1、2級出口配置空冷器（段間空冷+后空冷）天然氣溫度，空冷器由風扇和冷卻器組成，單臺空冷器有兩臺電機，一個定頻和一個變頻。

溫控要求：段間空冷器出口溫度設置三個溫控數據，滿足壓縮機2級入口溫度的要求。后空冷器出口溫度不大于50 ℃，滿足出站溫度要求。

4.4站場其他系統的操作與控制

巴佐伊壓氣站的放空系統、排污系統、防喘系統、燃料氣系統、燃氣/柴油發電機系統、壓縮空氣系統等其他系統，均與標準壓氣站配置相似，不再一一贅述。

5 結束語

通過對巴佐伊壓氣站的站場運行操作程序的簡單介紹，可以看出，兩段背靠背式壓縮機能夠滿足不同壓力和不同流量下達到同一壓力外輸天然氣的需求，由于工藝的復雜對站控邏輯和現場操作提出較高的要求。通過投產及試運行期間的鍛煉和磨合，目前巴佐伊壓氣站已順利由施工轉交至運行，為哈薩克斯坦向中國出口天然氣提供了強勁的動力。

作者簡介：

齊強國（1983- ），男，本科，中級工程師，2006年7月畢業于大慶石油學院油氣儲運工程專業，從事海外原油和天然氣管道投產運行工作。

李愛莉（1983- ），女，專科，中級工程師，2007年畢業于河北理工大學，計算機網絡專業。從事大型壓縮機站場的施工工作。

蘇文軍（1982- ），男，本科，中級審計師，注冊一級建造師，2009年3月畢業于大慶石油學院技術經濟及管理專業，管理學碩士學位，長期從事海外油氣工程項目管理工作。