沙坪場增壓站增壓機組運行節能措施的探討

王藝馨（西南油氣田公司重慶氣礦）

1 現狀

沙坪場增壓站位于重慶市梁平區回龍鎮民勝村5 組，站內主要工藝設備有RTY1490 分體式天然氣壓縮機4 臺，承擔著沙坪場氣田整體增壓開采工作。沙坪場增壓站2020 年在用RTY1490 機組3 臺，根據作業區產能變化實現了機組“兩用一備”的常態。

沙坪場增壓站分體式壓縮機組主機為WH64系列壓縮機，驅動機為12SGT燃氣發動機。壓縮機組主要由壓縮機、發動機、聯軸器、冷卻器、底座、機座、工藝氣管路、冷卻系統、潤滑系統、排污系統、儀表控制系統等部件組成，發動機是壓縮機組的動力驅動設備，發動機通過聯軸器與壓縮機連接，為壓縮缸的壓縮過程耗功提供能量。其中沙坪場站內主要耗能設備為4 臺增壓機其8 臺額定功率為18.5 kW和8臺15 kW的風機。沙坪場增壓站主要熱力設備匯總見表1、沙坪場增壓站主要機動設備匯總見表2。

表1 沙坪場增壓站主要熱力設備匯總

表2 沙坪場增壓站主要機動設備匯總

2 增壓機組運行的節能措施

2.1 增壓機持續優化運行

隨著氣田開采進入后期，產量不斷下降，沙坪場增壓站原有的運行模式已經不適用，因此作業區需對機組運行模式進行優化，提高能源利用效率[1-3]。

通過現場調研和實驗摸索，梁平作業區提出優化增壓機運行的模式，停運3360機組，由3臺1490機組運行，從而降低增壓機的燃料氣消耗。

根據產量進一步下降，對沙坪場增壓站3 臺1490 機組進行工況調節，將1 級壓縮的2 個缸余隙由5.9 inch調節為2 inch，通過降低余隙，增大機組處理量。同時，由原來的3臺機組加載運行，優化為2臺機組加載運行，進而降低燃料氣消耗。

目前，作業區正在對機組運行模式進行進一步優化的可行性論證，下步將采用1臺1490機組運行的模式，進一步提高能源利用效率。

2.2 增壓機風機優化運行

機組冷卻系統為閉式循環系統，采用組合式空冷器進行冷卻，由獨立的防爆變頻電動機驅動。梁平作業區沙坪場增壓站建有4 臺RTY1490 分體機組，目前3 臺機組運行，1 臺機組備用。每臺機組安裝4 臺冷卻風機，1#、2#風機額定功率18.5 kW，3#、4#風機額定功率15 kW，各風機均有變頻器控制生產。廠家原設置生產模式為每臺機組的4臺風機同時運行并且各風機輸出頻率均為80%，沙坪場增壓站的4 臺分體式RTY1490 增壓機、1 臺RTY3360 增壓機均采用電動風機進行冷卻，每臺RTY1490 增壓機組有4 臺風機，額定功率均為18.5 kW。每臺風機全年24 h 運行，耗電能較大，為節能降耗需要優化風機運行方式[4-6]。

通過現場調研和實驗摸索，提出優化增壓機風機運行的模式，監控大氣溫度，一是調整風機運行數量，每臺機組每年11 月至次年4 月停用2 臺風機；二是調整4臺風機的輸出頻率，從而降低增壓機的電能消耗。

2.3 設備降壓運行

2020年5月13—20日，重慶氣礦與重慶凈化總廠聯合開展了管網及凈化廠的降壓運行工作，完成了分廠降壓運行，梁平作業區轄區內將渡線壓力降幅約0.7 MPa，沙坪場增壓站壓力由降壓前的5.36 MPa降至目前的4.58 MPa。

壓縮機組工況調整主要分為調整轉速、余隙容積、作用方式和缸徑改造四種，沙坪場增壓站RTY1490機組在降壓運行前已將壓縮缸余隙容積調整為0，作用方式為雙雙作用，均為最大處理模式。因此，在短期內只有調整發動機轉速，以提高單臺機組功率。

2020年5月19日，根據工況軟件計算結果，計劃調整沙坪場增壓站RTY1490機組轉速以提高單機負荷率，將發動機轉速由800 r/min增加至850 r/min，并按照10 r/min 進行遞增，現場實際操作時，每增加10 r/min 的轉速，RTY1490 機組發動機振動值和中冷器振動值同步上升，當發動機轉速增加至830 r/min時，發動機振動值和中冷器振動值上升至7 mm/s，較800 r/min 轉速時振動值上升約3 mm/s，已接近振動報警值8 mm/s 和聯鎖停機值8.5 mm/s，為保證機組正常平穩生產，后將轉速恢復至800 r/min。

除改造壓縮機缸徑外[7]，沙坪場增壓站RTY1490機組短期內已無工況調整空間。

2.4 加強增壓機組運行管理

1）在氣量變化時對增壓機組運行工況進行調整，確保正常生產的情況下，降低增壓機組燃料氣消耗[8]。

2）在季節變化時對增壓機組風機運行數量進行調整，在氣溫較低時減少風機運行數量，確保風機變頻器的正常使用，并依據現場實際生產情況，調整風機輸出頻率，進而降低增壓機組電能消耗[9-10]。

3）依據增壓機組處理氣量的變化，優化增壓機組運行，合理停運增壓機，進而降低增壓機的天然氣及電能消耗。

4）沙坪場壓縮機組存在的漏液漏油情況相對突出，班組加強巡檢，及時發現發動機冷卻液漏點以及壓縮機潤滑油管路漏油點，組織外委單位對故障部位進行處理。

3 效果分析

3.1 增壓機組優化運行效果

1）通過停運3360 機組，沙坪場增壓站每處理1×104m3天然氣消耗由0.016×104m3（改造前，沙坪場增壓站年耗氣量為1 311.161 9×104m3，年增壓處理量為84 259.3×104m3）降低為0.013×104m3（改造后，沙坪場增壓站年耗氣量為748.552 9×104m3，年增壓處理量為55 162.794 8×104m3）。年節約氣量165.488 4×104m3，年節氣費用165.488 4萬元。

2）通過將沙坪場增壓站4 臺1490 機組1 級壓縮的2個缸余隙由5.9 inch調節為2 inch后，由原來的3 臺機組加載運行，優化為2 臺機組加載運行后。沙坪場增壓站由年耗氣量750.78×104m3下降到547.00×104m3，年耗電量由66.99×104kWh下降到42.18×104kWh。由于區塊產量下降較大，用單耗法計算無法計算出節能量，因此采用比較法進行對比分析，年節氣量203.78×104m3，年節電量24.81×104kWh，年節氣費用203.78 萬元，年節電費用18.61萬元；年節約費用合計222.39萬元。

3.2 增壓機風機優化運行效果

1）每臺機組停用1#或2#風機，節能5.5 kWh/h，每臺機組停用3#或4#風機，節能約5.7 kWh/h。因此每年11 月至次年4 月停用停用風機，年可節約電能4.865 3×104kWh。

2）通過調低每臺機組1#或2#風機輸出頻率，節能0.8 kWh/h，（風機輸出頻率60%時，輸出電壓為277.2 V，電流約17.1 A）；調低每臺機組3#或4#風機輸出頻率，節能0.88 kWh/h（風機輸出頻率60%時，輸出電壓為277.2，電流約17.4 A）。每年11月至次年4月通過調低風機輸出功率，單臺增壓機組年節約電量0.729 83×104kWh。每年5—10 月通過調低2臺風機輸出功率，單臺增壓機組年節約電量1.4838×104kWh。年節約電能2.214×104kWh，單臺增壓機組年綜合節約電能7.079 3×104kWh。4臺增壓機組年節約電能28.317×104kWh，年節約電費21.238萬元。

3.3 設備降壓試運效果

選取降壓運行前10 天和降壓運行后10 天數據，分析降壓運行前后增壓機進氣排氣壓力變化、增壓機組處理量（產量）變化和燃料氣消耗變化情況。

根據降壓運行前5 月1—10 日共計10 天數據，沙坪場增壓站RTY1490 機組平均進氣壓力1.14 MPa，平均排氣壓力5.36 MPa，平均日處理氣量81.82×104m3（間歇生產井日產氣量0），平均日消耗燃料氣量14 220 m3，平均燃料氣消耗率173.8 m3/104m3，梁平作業區降壓運行前機組運行參數見表3。

表3 梁平作業區降壓運行前機組運行參數

根據降壓運行后6 月19—28 日共計10 天數據，沙坪場增壓站RTY1490 機組平均進氣壓力1.09 MPa，較降壓運行前降低0.05 MPa，平均排氣壓力4.58 MPa，較降壓運行前降低0.78 MPa，平均日處理氣量82.28×104m3（間歇生產井日產氣量1.82×104m3），較降壓運行前上升0.46×104m3/d，平均日消耗燃料氣量13 305 m3，較降壓運行前降低914.6 m3/d，平均燃料氣消耗161.71 m3/104m3，較降壓運行前降低12.09 m3/104m3，梁平作業區降壓運行后機組運行參數見表4。

表4 梁平作業區降壓運行后機組運行參數

3.4 整體效果

選取2014—2021 年第一季度沙坪場增壓機天然氣消耗情況縱向對比，如表5所示，沙坪場增壓站的增壓機燃料氣單耗整體呈下降趨勢，可見近年來的節能實踐頗有成效，在產量逐漸下降的趨勢下，下一步擬將沙坪場增壓機組從兩用一備向1+1模式轉換，或將梁平作業區其他增壓站的氣輸送至沙坪場增壓站進行增壓，以達到停用機組減少能耗的目的，下一步措施將依據產量、生產運行計劃等全方面考慮。

表5 2014—2021年沙坪場增壓機(第一季度)能耗縱向對比

4 結論

近年來，梁平作業區一直在不斷踐行節能理念，通過調整工況、調整風機運行模式、加強管理等，不斷向高效低耗方向努力，隨著產量的逐年下降，梁平作業區不斷調整節能措施，在保證生產的情況下，控制單位能耗，努力協調生產與降耗之間的關系，切實踐行提質增效，實現企業經濟效益最大化。