输气站离心式压缩机节能优化研究

刘磊（中石油管道联合有限公司西部兰州输气分公司，甘肃 兰州 730070）

输气站离心式压缩机节能优化研究

刘磊（中石油管道联合有限公司西部兰州输气分公司，甘肃 兰州 730070）

目前，世界各国对石油需求量的持续增加，导致了石油能源的供应紧张。因此，作为清洁能源的天然气被广泛的应用于工业、化工等行业之中。随着天然气在全国各地的工业和民用中的大量使用，我国的天然气输气管道也得到了空前的发展时机。在建设节约型社会的时代背景下，节能减排和持续性发展以成为当今社会各行各业的重点工作目标。因此，天然气输气站也加强了对于节能降耗工作的关注程度。

输气站；节能优化

离心式压缩机是天然气输气站中最为核心的设备，其功能是讲所输送的天然气进行加压，以满足天然气长距离输送的要求。离心式压缩机的能源消耗是整个天然气输气站中占比最大的部分。随着离心式压缩机在天然气输气站中的大量使用，因此，如何降低离心式压缩机的能源消耗，提升其运行效率已成为天然气输气站的重要研究内容。本文结合离心式压缩机的工作原理和特点，对天然气输气站中的离心式压缩机的节能优化进行了研究。

1 离心式压缩机特性分析

1.1 工作原理

离心式压缩机的转子部件通过原动机的带动进行高速旋转，叶轮中的天然气气体会与叶轮一起进行高速旋转运动，天然气气体在离心力的作用下会提升天然气气体自身的压力能和动能，最后在经过离心压缩机定子部件中的扩压器将天然气气体的动能转化成压力能

1.2 工作范围

离心式压缩机的主要性能参数包括压比、气动功率、效率和流量等。离心式压缩机性能曲线是反应每台离心式压缩机流量与压比、流量与效率以及流量与功率之间的变化关系的曲线。由于每一台离心式压缩机都对应不同的运行范围，因此通常将之分为喘振区、正常运行区和阻塞区三部分。当离心式压缩机的流量减小的一定程度时，运行点在进入到喘振区中，并且发生离心式压缩机“喘振”现象。相反，当流量增加到某一阈值时，运行点将进入到阻塞区，此时，由于叶轮对天然气所做的功全部转化为天然气的流动损失，因此压缩机的出口压力将不会再有所提高。

2 离心式压缩节能优化措施

2.1 对离心式压缩机进行节能改造

在天然气输气站中，造成离心式压缩机能源浪费的主要原因是压缩机回流所造成的能源浪费。当天然气输气站上游的天然气流量已经低于离心压缩机入口的最小流量点时，机组将进入到喘振区。但是，为了机组出现喘振现象，需要把压缩机出口的防喘振阀门打开一定开度，使机组出口的部分天然气补充到压缩机的入口，从而保证离心式压缩机喘振点处在运行区内。由于压缩机需要对这部分回流的天然气重复做功，因此造成了大量的能源浪费。为此，需要对离心式压缩机进行节能改造，通过更换流量系数更小的叶轮，同时缩小流通部分的通流面积，使机组的防喘振阀门能够完全关闭，避免天然气回流流量的产生。

使改造后的离心式压缩机能够满足小流量的工况。

2.2 减少离心式压缩机的投入数量

由于每台离心式压缩机机组需要大量的配套设备，因此，在每台离心式压缩机运行时都会消耗大量的资源。因此需要根据天然气输气站的每日的输气任务来合理安排离心式压缩机的运行台数，以避免造成能源的浪费。在进行计算时，应结合每日计划输送的天然气气量与离心式压缩机在实际工作中的输气量进行综合考虑，同时还要结合每台离心式压缩机的性能曲线和设计参数来确定离心式压缩机的投入台数。在进行计算时，尽量通过改变离心式压缩机入口天然气气的工艺条件，来减少离心式压缩机的投入台数，从而实现节约能源消耗的目的。

2.3 选择合适的调节方式

离心式压缩机在工作时，由于天然气的工艺参数不稳或需要改变输送目的时，常常需要对离心式压缩机进行调节。按照调节对象不同，通常情况下分为等流量调节、等压力调节和比例调节三种调解方式。针对不同的输气需求，选择适当的离心式压缩机的调节方式也可以达到降低离心式压缩机节约能耗的目的。例如：为保证离心式压缩机的天然气输送气量时一般采用等流量调节；而为了保证离心式压缩机的天然气输送压力时应采用等压力调节。

2.4 离心式压缩机日常运行与维护

离心式压缩机最主要的能源消耗量主要取决于自身的运行状态，每台离心式压缩机都有一个设计运行点和正常运行范围,只有当离心式压缩机在设计运行点工作时才会最大程度上保证其自身的运行效率。而机组在正常范围内运行时，虽然离心式压缩机的运行效率依然很高，但是仍比起设计运行点时的效率要低。当机组处在喘振或阻塞工况下，不仅会对大幅度提升机组的能源消耗量，造成能源的浪费，还会缩短机组的使用寿命。因此，在进行日常的输气过程中，应根据不同的工艺需求和工艺参数静心调节，尽量保证离心式压缩机处在正常运行范围之内。

此外，离心式压缩机的节能工作是一个全面而长期的过程。因此，需要天然气输气站的输气人员加强机械、电气、仪表等专业的日常巡检工作，同时定期做好机组的维修和保养工作，以确保离心式压缩机始终处在最佳的运行状态，

3 结语

由于天然气输送工程中使用的离心式压缩机的数量庞大，加之其节能降耗的空间较大。因此本文结合了压缩机的工作原理和性能曲线等方面的内容，对于输气站中使用的离心式压缩机进行了节能优化方法的谈论，对于提升离心式压缩机的工作效率，降低其能源消耗具有十分重要的现实意义。

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