設(shè)計機組額定級排量為490m3/h,二級排量為750m3/h,三級排量為2000m3/h;設(shè)計一級工作壓力為0.7MPa,二級工作壓力為2.3MPa,三級工作壓力為6.7MPa.壓縮機采用三級壓縮,冷卻方式為空冷,各級壓縮天然氣共同進入空冷器進行冷卻。
2存在問題與對策由于穩(wěn)定氣壓縮機空冷器電機轉(zhuǎn)速固定,無論冬夏,空冷器始終以額定功率和轉(zhuǎn)速運行,設(shè)計中未考慮該地區(qū)冬夏環(huán)境溫度(冬季最低-30°C,夏季最高50C)對空冷器運行效果的影響。盡官冬季米取了相應(yīng)保溫措施,但因空冷器沒有變頻控制,使用過程中還是存在以下問題:存在安全隱患:冬季運行時,盡管空冷器上百葉窗全部關(guān)閉,并用膠皮蓋住,仍存在穩(wěn)定氣壓縮機因冷量過大,重組分在三級排氣管線聚集,容易使排氣管段和壓力檢測儀表發(fā)生凍堵,機組檢測不到正確的壓力值就會發(fā)出報警乃至自動停機。頻繁停機不僅會影響機組壽命,也會對裝置安全平穩(wěn)運行造成很大影響。
電能浪費嚴重:由于戈壁灘晝夜溫差大,穩(wěn)定壓縮機處于室外,受環(huán)境溫度影響較大,環(huán)境溫度低時,天然氣換熱量需求較少,而空冷器電機轉(zhuǎn)速固定,導(dǎo)致運行過程中相當(dāng)多的能量從風(fēng)門、擋板中損失,造成不必要的電能浪費。
產(chǎn)品收率下降:當(dāng)環(huán)境溫度較高時,會使天然氣中大量的水分未充分冷凝而直接進入干燥單元,導(dǎo)致原本超負荷運行的分子篩吸附效果降低,從而影響干燥、深冷單元平穩(wěn)運行,降低輕烴、液化氣收率。受環(huán)境溫度影響,穩(wěn)定氣壓縮機組頻繁停機也會導(dǎo)致天然氣大量放空,造成不必要的能源浪和裝置運行與節(jié)能工作。E-mail費及環(huán)境污染。
根據(jù)穩(wěn)定氣壓縮機空冷器運行現(xiàn)狀,以減少用電量、優(yōu)化電機運行、保障裝置平穩(wěn)運行為目的,對壓縮機空冷器進行變頻改造。按照現(xiàn)場操作要求,空冷器風(fēng)機采用自動控制方式進行變頻控制。
2.1變頻改造思路采用單閉環(huán)控制系統(tǒng),以壓縮后天然氣的最佳運行溫度界對應(yīng)的控制值為給定信號Xs,天然氣實際溫度值YT經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換成反饋信號XF.對給定信號Xs和反饋信號XF的偏差值A(chǔ)T進行PID運算,運算結(jié)果輸出給變頻器。變頻器根據(jù)運算結(jié)果驅(qū)動風(fēng)扇電機以頻率方變速運行,通過調(diào)整風(fēng)量大小來改變工藝氣溫度。Rt為外界溫度干擾。溫度高時變頻器輸出頻率增大,電機轉(zhuǎn)速增加;溫度低時變頻器輸出頻率減小,電機轉(zhuǎn)速降低。變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如所示。
2.2變頻系統(tǒng)電路穩(wěn)定氣壓縮機空冷器電機采用“變頻”和“非變頻”兩種運行方式,實現(xiàn)“自動”和“手動”兩種控制模式,若一種模式出現(xiàn)故障,可及時切換成另一種模式,減少不必要的停機。其電路原理如所示。
2.3實施變頻改造雅克拉集氣處理站分別為3臺穩(wěn)定氣壓縮機空冷器安裝變頻器,并將變頻器控制組態(tài)引入已建DCS系統(tǒng),中控根據(jù)環(huán)境溫度變化情況,給出控制信號,通過控制變頻器輸出的電壓和頻率改變電機轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)風(fēng)機風(fēng)量自動調(diào)節(jié),達到減少空冷器冷量的目的,在確保穩(wěn)定氣壓縮機冬季運行平穩(wěn),減少用電量的同時,避免因停機導(dǎo)致的天然氣放空。
3實施效果2012年8月,對穩(wěn)定氣壓縮機空冷器變頻改造后,消除了因冬季氣溫低造成的排氣管段和壓力檢測凍堵而產(chǎn)生的安全隱患。天然氣溫度的自動調(diào)節(jié),保障了天然氣處理裝置的平穩(wěn)運行。
采用變頻控制后,至2013年2月,已節(jié)約電能節(jié)約電費2.668萬元。同時,減少了異常停機帶來的天然氣放空15x104m3,增加了輕烴、液化氣收率,明顯降低了勞動強度。
4結(jié)論針對雅克拉集氣處理站穩(wěn)定氣壓縮機空冷器電機調(diào)速恒定造成的不利影響,實施了壓縮機空冷器變頻改造。實踐證明,有效解決了3臺壓縮機空冷器存在的安全隱患、電能浪費和產(chǎn)品收率下降等各類問題,實現(xiàn)了機組的平穩(wěn)高效運行,提升了氣體處理裝置運行時效,節(jié)約了電能,降低了人員勞動強度。建議這一技術(shù)在同類油田企業(yè)推廣應(yīng)用。