關(guān)于緬甸達吉達項目增壓機不能熱備用問題的探討

趙軍

摘? 要：緬甸達吉達項目的天然氣增壓機無法熱備用，緬甸達吉達110MW燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)項目投產(chǎn)以來，多次因天然氣增壓機不能熱備用而導致機組跳閘，帶來經(jīng)濟損失，給機組的穩(wěn)定運行帶來了不利影響。針對增壓機不能熱備用的問題，通過從增壓機的設(shè)計、選型并結(jié)合其他項目和其他類型的壓縮機分析討論，加強運行監(jiān)視與日常維護，可緩解不利影響，而要從根本上解決問題，需要進行設(shè)計改進。

關(guān)鍵詞：增壓機? 往復(fù)活塞式? 熱備用? 設(shè)計? 選型? 緩沖系統(tǒng)

中圖分類號：U464 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（c）-0096-02

緬甸達吉達110MW燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)項目配置1臺GE公司6F.03重型燃機，天然氣調(diào)壓站配置2臺天然氣增壓機，電廠燃料為天然氣，氣源由Zawtika氣田（以下簡稱Z氣源）和Yadana氣田（以下簡稱Y氣源）供應(yīng)。

一臺增壓機出現(xiàn)故障跳閘，另一臺增壓機不能熱備用及時啟動，導致燃機供氣中斷，出現(xiàn)燃機跳閘現(xiàn)象，帶來經(jīng)濟損失。

1? 增壓機分類及工原理

增壓機可分為活塞式與葉輪式兩種。活塞式是靠電動機通過傳動裝置變速驅(qū)動活塞壓縮氣體;葉輪式增壓機是通過電動驅(qū)動或發(fā)動機的排氣驅(qū)動葉輪壓縮氣體。

葉輪式天然氣增壓機根據(jù)氣流在壓氣機的流動方向，可將壓氣分為兩大類，氣流沿離開葉輪中心方向流動的叫作離心式壓縮機;氣流沿與葉輪軸平行方向流動的叫作軸流式壓縮機。

1.1 緬甸達吉達項目天然氣增壓機

緬甸達吉達項目的天然氣增壓機為WG64/1738型往復(fù)對稱平衡四列兩級無油潤滑活塞式壓縮機。其工作原理為：壓縮機由隔爆型異步電動機通過重型撓性聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動，電機轉(zhuǎn)子直接帶動壓縮機的曲軸旋轉(zhuǎn)，然后由連桿和十字頭將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動變成活塞的往復(fù)直線運動。該機氣缸為雙作用，即蓋側(cè)和軸側(cè)都有相應(yīng)的工作腔。以蓋側(cè)為例，當活塞由蓋側(cè)始點位置向軸側(cè)開始運動時，蓋側(cè)容積變大，腔內(nèi)殘留氣體膨脹。壓力下降，與進氣腔內(nèi)壓力產(chǎn)生壓力差，當壓力差大于吸氣閥彈簧力時，吸氣閥打開。隨著活塞繼續(xù)向軸側(cè)運動，將氣體吸入缸內(nèi)，活塞達到內(nèi)止點時吸氣完畢。隨后活塞又從軸側(cè)位置向蓋側(cè)方向返回移動，此時吸氣閥關(guān)閉，隨著活塞的繼續(xù)移動，缸內(nèi)容積不斷變小，已吸入的氣體受到壓縮，壓力逐步升高。當缸內(nèi)壓力高于排氣腔內(nèi)壓力且壓力差大于排氣閥彈簧力時，排氣閥打開，缸內(nèi)已被壓縮的氣體開始排出。當活塞返回到外止點（蓋側(cè)始點位置）時，排氣完畢。至此完成了一個工作循環(huán)。軸側(cè)工作腔的工作原理與此相同，但有180°的相位差（即當氣缸軸側(cè)吸氣時蓋側(cè)排氣;軸側(cè)排氣時蓋側(cè)吸氣）。由于活塞不斷地做往復(fù)運動，使氣缸內(nèi)交替發(fā)生氣體的膨脹吸入和壓縮排出過程，從而獲得連續(xù)脈動的壓縮氣源。

1.2 沙特扎瓦爾項目的天然氣增壓機

沙特扎瓦爾項目的天然氣增壓機為TP-10/10型離心式壓縮機，其工作原理為：離心式壓縮機的構(gòu)造和工作原理與離心式鼓風機極為相似。但它的工作原理與活塞式壓縮機有根本的區(qū)別，它不是利用汽缸容積減小的方式來提高氣體的壓力，而是依靠動能的變化來提高氣體壓力。離心式壓縮機具有帶葉片的工作輪，當工作輪轉(zhuǎn)動時，葉片就帶動氣體運動或者使氣體得到動能，然后使部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能從而提高氣體的壓力。

氣體在流過離心式壓縮機的葉輪時，高速運轉(zhuǎn)的葉輪使氣體在離心力的作用下，一方面壓力有所提高，另一方面速度也極大增加，即離心式壓縮機通過葉輪首先將原動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的靜壓能和動能。此后，氣體在流經(jīng)擴壓器的通道時，流道截面逐漸增大，前面的氣體分子流速降低，后面的氣體分子不斷涌流向前，使氣體的絕大部分動能又轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，也就是進一步起到增壓的作用。顯然，葉輪對氣體做功是氣體得以升高壓力的根本原因，而葉輪在單位時間內(nèi)對單位質(zhì)量氣體做功的多少是與葉輪外緣的圓周速度密切相關(guān)的，圓周速度越大，葉輪對氣體所作的功就越大。

1.3 儀用氣與雜用空壓機

由電動機直接驅(qū)動壓縮機，使曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，帶動連桿使活塞產(chǎn)生往復(fù)運動，引起氣缸容積變化。由于氣缸內(nèi)壓力的變化，通過進氣閥使空氣經(jīng)過空氣濾清器（消聲器）進入氣缸，在壓縮行程中，由于氣缸容積的縮小，壓縮空氣經(jīng)過排氣閥的作用，經(jīng)排氣管，單向閥（止回閥）進入儲氣罐，當排氣壓力達到額定壓力時由壓力開關(guān)控制而自動停機。當儲氣罐壓力降至0.5～0.6MPa時壓力開關(guān)自動聯(lián)接啟動。

因為電廠的儀用氣與雜用氣用量小，功率小，驅(qū)動裝置簡單，加上系統(tǒng)一般有足夠的儲氣罐，一般能滿足使用的要求。

2? 緬甸達吉達項目增壓機不能熱備用的原因

緬甸達吉達項目兩種氣源工況下，因兩種氣源成分不同熱值不同，燃機需要的氣量相差也大，同時進氣壓力變化范圍大，設(shè)計選型為往復(fù)壓縮機作為增壓機，因以下原因不能做到在線切換。

2.1 啟動時間長

空壓機在啟動過程中不需要盤車、吹掃、油溫加熱等步驟，開機時間短，加載較快，但是增壓機的啟動步驟：啟動輔助油泵并進行盤車（時間1～2min），吹掃（1min），開機（潤滑1min，啟動0.5min），油溫達到加載條件（4～5min）后加載。

如果增壓機在運行過程中突然出現(xiàn)故障停機，另一臺增壓機啟動最短時間需要10min左右，10min內(nèi)天然氣量和壓力不能滿足燃機正常運行而跳閘。

如果使油溫維持在加載溫度以上，增壓機內(nèi)始終維持0.2～0.3MPa的天然氣，但是帶壓盤車具有一定的安全風險，還需要盤車后吹掃。這樣加上開機（潤滑1min，啟動0.5min），至少需要4～5min才能加載，具備供氣條件，增壓機后的容量不足以維持燃機運行。

2.2 未設(shè)計緩沖系統(tǒng)

緬甸達吉達項目天然氣調(diào)壓站未設(shè)計緩沖系統(tǒng)，在增壓機跳閘，另一臺不能及時啟動加載，導致供氣中斷，機組跳閘。

若設(shè)計合適的緩沖系統(tǒng)，在一臺增壓機跳閘，另一臺還未正常加載的情況下，緩沖系統(tǒng)為燃機供氣系統(tǒng)提供壓力穩(wěn)定的天然氣，滿足短時間燃機運行需要。

例如，沙特扎瓦爾項目天然氣調(diào)壓站總共分6個模塊（10、20、30、40、50、60），每一模塊對應(yīng)一組BLOCK。每一模塊又分兩個部分，一個部分對應(yīng)一臺燃機。每個部分都有2條管線，一用一備。

每臺機組配備兩臺增壓機、緩沖系統(tǒng)，正常情況下，廠外供氣壓力能夠達到燃機的要求，增壓機1臺主備用，一臺副備用，在斷氣的情況下緩沖系統(tǒng)能維持機組運行18min。在18min內(nèi)備用增壓機能及時啟動加載，恢復(fù)燃機的正常供氣，或切換燃油，避免機組跳閘現(xiàn)象。

3? 解決措施

（1）加強對運行增壓機的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)有報警或輕微故障時及時切換另一臺增壓機運行，維持機組的正常供氣。實現(xiàn)手動切換，避免燃機跳閘。

（2）做好增壓機的日常維護工作，根據(jù)維護計劃做好定期切換工作，保證運行增壓機處于良好的工作狀態(tài)。

（3）盡量改善氣源條件，具備2臺增壓機同時工作的能力。

（4）技術(shù)改造，增設(shè)緩沖系統(tǒng)，容量至少維持機組運行10min。備用增壓機有充分的時間啟動加載并達到正常的運行狀態(tài)。

4? 結(jié)語

通過對緬甸達吉達和沙特扎瓦爾兩項目增壓機的對比，以及天然氣增壓機與空壓機的對比，沙特扎瓦爾項目增壓機能夠?qū)崿F(xiàn)備用。設(shè)計選型時選擇合適的增壓機類型;增加緩沖系統(tǒng)，可增加機組的可靠性。

參考文獻

[1] 張偉，姜田，宋佳駿，等.淺析壓縮天然氣加氣母站往復(fù)活塞式壓縮機機械故障及處理方法[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（18）：58.

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