離心壓縮機在天然氣儲運工程上的應用

李玨琦 劉松 李生德

【摘要】天然氣以其儲量大，利用效率高、經濟性能好、清潔無污染，廣受世界各國的青睞。天然氣消費已經在世界能源結構中占比達到25%以上。在國內市場，隨著中國經濟的飛速發展，對于天然氣的消耗量也在迅速提高。為了緩解中國經濟升級轉型和能源需求結構變革的需要，緩解未來很長一段時間我國對于能源的需求矛盾，離心壓縮機技術在天然氣儲運工程中的應用就顯得格外重要了。本文從實際情況入手，分析了當前的形式和離心壓縮機技術的應用，旨在拋磚引玉，更深入的開展技術研究。

【關鍵詞】離心壓縮機;天然氣;儲運;工程;應用

一、 天然氣資源現狀及輸送方式

我國天然氣資源主要分布在中西部地區，有廣泛的開采前景，而應用消費市場主要分布在東部經濟活躍地區。一東一西是能源開采與消費之間的供需矛盾的體現，因此有必要開展長距離輸送方式、工程技術的研究與應用建設工作。

目前，天然氣儲運的方式主要包括兩種：一種是通過長輸管網進行長距離大氣量的輸送，這種工藝最大的好處就是傳輸量大，能夠滿足城市用氣的連續性和安全保障性。另一種是將氣田產出的天然氣經過凈化制冷技術，將天然氣通過降溫的手段進行形態的改變，以液態的形式進行壓縮儲運，利用海路優勢相結合的方式，確保長距離輸送以及覆蓋面的擴大。再有就是小型液化裝置的應用，主要應用于城市用氣調峰。

二、 天然氣管道輸送工程建設情況

國際上長輸管網壓縮機的研制開始于上世紀七十年代，目前，制造商主要以美國GE、西門子公司的設備裝備為主，主要集中在歐美廠家。

中國常數管網建設比較晚，同時管網壓縮機研制工作起步也比較晚，2007年以前，國內管網輸送用壓縮機全部依靠進口。之后，沈鼓集團與美國GE合作，開發出國內第一臺管道輸送離心機壓縮機組，應用于西氣東輸工程定遠站。隨后，總結經驗，經過系列攻關和技術突破，2009年開始，陸續有10臺自主研制的常數管網壓縮機投入到西氣東輸工程中。

直至目前，中國長輸管網建設已經建成的包括陜京一線二線、川氣、西氣東輸一線等工程。目前在建設應用的還有西氣東輸二線三線、中亞線以及西氣東輸四、五、六、七線管網建設工程。

三、離心壓縮機在天然氣儲運工程上的應用原理

離心式壓縮機在天然氣的運輸以及存儲上，其工作的原理是利用主軸帶動葉片旋轉，進而讓氣體直接進入到壓縮機，通過離心力將氣體甩出出口，而隨著離心力的逐步增大，氣流被甩出的速度也會逐步的增高，壓力升高直接從第一級進入了第二級，實現了多級壓縮的效果使得天然氣在運輸時的運輸質量以及運輸效果更高。

在進行天然氣的運輸時，需要根據天然氣的含量不同，提供不同的壓力，滿足天然氣在輸送時的壓力目標。但是現階段在使用天然氣中，由于其本身的特點導致在運輸的過程中損耗過大，天然氣的使用質量無法得到提升，降低運輸過程中的損耗，同時提高天然氣的運輸效果則是天然氣運輸中的重點，利用離心式壓縮機可以滿足這一要求。

四、天然氣管道輸送用壓縮機技術

由于管道壓縮機要長期在野外服役，就必須考慮到惡劣環境的影響，例如防沙、防腐蝕、易燃易爆等各方面情況，管網離心壓縮機還必須具備惡劣環境下的數據遠傳自動化控制技術，確保長期穩定可靠運行和寬范圍的流量自適應和高效運行要求。因此，開展管道壓縮機技術的研究設計到多個學科，是一項系統性、復雜性和集成性相對較高的多學科交叉高集成度自動化控制技術。

1、壓縮機控制數字管道完整性技術

數字化管網建設的核心內容是貫穿于管道全生命周期的數據庫建設和快速響應機制。這一技術不僅含蓋了設計的初始階段、勘查，還包括建設階段的施工數據，積累了長輸管網運營期間個設備設施的運行參數信息，從而為數據挖掘提供數據支撐，為后期技術人員、專家分析管道完整性情況提供決策支持。

2、壓縮機高效長周期運行技術

高效長周期運行技術，主要是針對進、出氣結構的研究優化，通過對小間隙低泄漏平衡盤密封結構的研究和模型級的開發，從而實現低能頭、寬工況管網壓縮機專用模型級的應用要求，并通過高精度計算和可靠性技術結構計算分析，以及應用過程中的數字化管控和報警機制，實現對數據的實時分析和采集。

3、多級并聯控制技術

多級并聯控制技術，是利用自動化程控芯片技術將數據實時采集后，通過計算機后臺分析，得出當前的管網長輸要求和能力極限等之間的關系問題，通過多級集群控制技術與備用級聯控制實現全周期的自動化控制，自行調節多機組的自動加載、并網和卸載控制，實現對遠端的調節、輸送和監測功能，滿足不同時段對于能源的需求，實現調峰的作用。

五、未來天然氣儲運用離心機技術發展思路

根據我國能源的需求實際，未來十年，我國將建成橫跨東西、縱貫南北的天然氣網絡格局，并且會出現多氣源分布、國內國外聯動的供氣格局。這就要求在新一批管網建設和LNG壓縮接收過程中，形成自適應和數字化新技術應用的天然氣儲運工程壓縮機技術，并對現有技術裝備進行優化改造升級。

六、結束語

綜上所述，利用離心式壓縮機既能夠滿足我國對于能源的使用需求，同時也可以提高運輸的整體效果，防止天然氣在運輸時其損耗過大，使用質量不佳。在使用離心式壓縮機的過程中，需要了解其使用的方式、使用的步驟，嚴格的按照我國相關的操作規范進行工作，防止由于工作人員的人為因素導致其機器的使用出現問題，無法滿足使用的需求。還需要定期對離心式壓縮機進行維護、管理，防止由于出現故障沒有及時的進行解決導致其使用質量不佳。

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