SOLAR機(jī)組干氣密封加熱器控制系統(tǒng)優(yōu)化改造研究分析

王建新 韓貴銀 張志峰

摘 要：天然氣長(zhǎng)輸管道需要在沿途建立增壓站，通過壓縮機(jī)多級(jí)壓縮，實(shí)現(xiàn)天然氣長(zhǎng)距離輸送。壓縮機(jī)是天然氣管道輸送的“心臟”，壓縮機(jī)軸端的干氣密封及控制系統(tǒng)是其重要的部件之一，其運(yùn)行的安全性、可靠性關(guān)系到機(jī)組能否長(zhǎng)周期穩(wěn)定工作。一旦機(jī)組因密封故障停機(jī)，將直接影響下游供氣。離心式壓縮機(jī)在調(diào)試、投產(chǎn)初期或放空后重新啟動(dòng)時(shí)，必須依托外部氣源建立干氣密封所需要的工作壓差。在壓縮機(jī)撬設(shè)置加熱器，將壓縮機(jī)出口的天然氣進(jìn)行增壓加熱后，引入干氣密封進(jìn)口，以滿足干氣密封的工作條件。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī);干氣密封;加熱器

Abstract：It is necessary to establish booster stations along the long-distance natural gas transmission pipeline，and realize long-distance natural gas transmission through multistage compression by compressors.Compressor is the "heart" of natural gas pipeline transportation，and the dry gas seal and control system at the shaft end of compressor is one of its important components.The safety and reliability of its operation are related to whether the unit can work stably for a long period of time.Once the unit stops due to seal failure，it will directly affect the downstream gas supply.When the centrifugal compressor is restarted after commissioning，initial production or venting，the working pressure difference required by dry gas seal must be established by external air source.The compressor skid is equipped with a heater to pressurize and heat the natural gas at the compressor outlet and then introduce it into the dry gas seal inlet to meet the working conditions of the dry gas seal.

Key words：compressor;dry gas seal;heater

天然氣作為一種高效、優(yōu)質(zhì)、清潔的一次能源和化工原料，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的比例正在迅速增加。自21世紀(jì)以來，我國(guó)建設(shè)完成多條天然氣管道，由于天然氣管道長(zhǎng)距離、高壓力、大管徑等特點(diǎn)，壓氣站自然成為管道線路中必不可少的組成部分。壓氣站內(nèi)的核心動(dòng)力設(shè)備：燃?xì)廨啓C(jī)和壓縮機(jī)，它們的可靠運(yùn)行對(duì)場(chǎng)站的安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。但是設(shè)備的可靠運(yùn)行有前提條件，設(shè)備自身的缺陷、自然因素、日常注意不到位的細(xì)節(jié)等、往往都會(huì)使的設(shè)備出現(xiàn)各種各樣的問題，一方面會(huì)影響設(shè)備自身的工作效率，另一方面會(huì)影響場(chǎng)站的安全生產(chǎn)。為了避免此類問題的發(fā)生，盡可能提高機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，就需要我們對(duì)影響設(shè)備運(yùn)行效率的因素進(jìn)行全面分析，并從中找出規(guī)律，對(duì)影響因素做出針對(duì)性的預(yù)防措施，以滿足管網(wǎng)輸氣安全平穩(wěn)運(yùn)行的需求。

目前轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備軸封型式主要分為單端面機(jī)械密封和雙端面機(jī)械密封。單端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝較為容易，但存在工藝介質(zhì)易泄漏的問題，雙端面機(jī)械密封用外引密封液作為潤(rùn)滑冷卻介質(zhì)，密封結(jié)構(gòu)及輔助系統(tǒng)較為復(fù)雜，體積較大。由于兩者均屬于接觸式密封，磨損、功耗、發(fā)熱量大，使用壽命短，已不能滿足設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求。干氣密封是一種先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)軸用動(dòng)密封，干氣密封的出現(xiàn)是密封技術(shù)的一次革命，它具有使用壽命長(zhǎng)、無介質(zhì)泄漏、軸功率消耗低等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。

1 SOLAR機(jī)組干氣密封控制系統(tǒng)

1.1 SOLAR機(jī)組干氣密封工作原理

與普通機(jī)械密封相比，干氣密封在結(jié)構(gòu)上基本相同。其重要區(qū)別在于，干氣密封其中的一個(gè)密封環(huán)上面加工有均勻分布的淺槽。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)入淺槽中的氣體受到壓縮，在密封環(huán)之間形成局部的高壓區(qū)，使密封面開啟，從而能在非接觸狀態(tài)下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)密封。干氣密封是一種氣膜潤(rùn)滑的流體動(dòng)、靜壓結(jié)合型非接觸式機(jī)械密封，它是在機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)或靜環(huán)（一般在動(dòng)環(huán)上）的密封面上開有密封槽，當(dāng)動(dòng)、靜環(huán)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣體進(jìn)入密封槽，在泵送效應(yīng)產(chǎn)生的推力作用下被引向中心，在被壓縮的同時(shí)，遇到密封堰的阻擋，壓力增大，把動(dòng)、靜環(huán)推開，使動(dòng)、靜環(huán)密封端面不接觸，流動(dòng)的氣體在兩個(gè)密封面間形成一層很薄的氣膜，從而達(dá)到密封的效果。干氣密封技術(shù)在離心式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)上有著廣泛應(yīng)用。

1.2 SOLAR機(jī)組干氣密封加熱器控制系統(tǒng)現(xiàn)存問題

澀寧蘭輸氣管道沿線共有9臺(tái)RV050/04壓縮機(jī)組，各壓氣站壓縮機(jī)干氣密封加熱器都是通過MCC柜控制加熱，溫度控制在80-120℃，溫度的穩(wěn)定控制直接影響到壓縮機(jī)干氣密封的密封效果和使用壽命。但由于控制系統(tǒng)缺陷，加熱器在最低和最高溫度臨界點(diǎn)時(shí)，出現(xiàn)接觸器高頻開關(guān)跳動(dòng)，極大的影響了設(shè)備使用安全，甚至?xí)龤CC交流接觸器等設(shè)備，為安全生產(chǎn)埋下極大隱患。

1.3 優(yōu)化與改造

1.3.1 監(jiān)控與歷史趨勢(shì)分析

堅(jiān)持問題導(dǎo)向，以系統(tǒng)思維深入開展程序優(yōu)化。根據(jù)站內(nèi)機(jī)組運(yùn)行情況定期對(duì)壓縮機(jī)干氣密封加熱器運(yùn)行歷史趨勢(shì)進(jìn)行分析和梳理，確定優(yōu)化方向，并繪制思維導(dǎo)圖。根據(jù)不同邏輯設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，最終確定統(tǒng)一、規(guī)范的優(yōu)化方式。

原因分析：由于控制系統(tǒng)缺陷，加熱器在最低和最高溫度臨界點(diǎn)時(shí)，出現(xiàn)接觸器高頻開關(guān)跳動(dòng)，極大的影響了設(shè)備使用安全，縮短設(shè)備使用壽命，甚至燒毀MCC交流接觸器等設(shè)備。

1.3.2改造與提升

針對(duì)以上問題，制定相應(yīng)措施，對(duì)干氣密封加熱器控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化方式：通過對(duì)SOLAR機(jī)組MCC干氣密封控制系統(tǒng)的研究，加裝110V通電延時(shí)繼電器，設(shè)定通電延時(shí)時(shí)間，加熱器在最低和最高溫度臨界點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)延時(shí)閉合通電，杜絕干氣密封加熱器交流接觸器高頻開關(guān)跳動(dòng)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了干氣密封加熱器開關(guān)正常啟停運(yùn)行。

1.3.3 對(duì)比分析

記錄壓縮機(jī)干氣密封加熱器改造前與改造后的運(yùn)行歷史趨勢(shì)，進(jìn)行分析和對(duì)比。SOLAR機(jī)組MCC干氣密封加熱器控制系統(tǒng)改造完成后，對(duì)機(jī)組干氣密封進(jìn)行持續(xù)觀察，結(jié)合干氣密封溫度歷史曲線進(jìn)行分析。改造后的機(jī)組干氣密封加熱器控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，加熱器在最低和最高溫度臨界點(diǎn)時(shí)，接觸器高頻開關(guān)跳動(dòng)現(xiàn)象消失，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。

1.3.4 能耗分析對(duì)比

機(jī)組干氣密封的優(yōu)化改造，使干氣密封電加熱器能耗降低了40%。切實(shí)貫徹落實(shí)“戰(zhàn)嚴(yán)冬、轉(zhuǎn)觀念、勇?lián)?dāng)、上臺(tái)階”教育思想，使調(diào)研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為解決問題的具體行動(dòng)。

2 結(jié)論

通過對(duì)SOLAR機(jī)組MCC干氣密封控制系統(tǒng)的研究，加裝110V通電延時(shí)繼電器，設(shè)定通電延時(shí)時(shí)間，加熱器在最低和最高溫度臨界點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)延時(shí)閉合通電，杜絕干氣密封加熱器交流接觸器高頻開關(guān)跳動(dòng)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)干氣密封加熱器開關(guān)正常啟停運(yùn)行，保證了燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行的高效率。

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