两段背靠背式压缩机组的站场操作

齐强国 李爱莉 苏文军

摘 要：本文通过别伊涅乌-巴佐伊-奇姆肯特天然气管道工程巴佐伊压气站为例，介绍了工程相关背景，描述了西门子两段背靠背式离心压缩机组的站场操作程序。巴佐伊压气站采用双气源进气，增压后单出口外输，站内工艺设施及流程相对复杂，在国内尚无使用的案例，该机型在中亚地区尚属首次安装。通过本文可为今后国内外该机型的投产试运及运行维护作业提供借鉴。

关键词：背靠背；压缩机；投产；运行

1 前言

1928年，苏联建成格罗兹内至图阿普赛焊接式长输原油管道，揭开了现代管道工业发展的序幕。上世纪80年代，苏联建设了6条超大型输气管道系统，全长近20000km，管径1220～1420mm。自2002年开始，我国开始了輸气管道建设高峰，陆续建成了一批大口径长距离的干线管道，在这些大型管道工程中压气站是整条管道的核心，是实现天然气长距离大输量输送的关键点。

2 工程概况

2.1 工程介绍

别伊涅乌-巴佐伊-奇姆肯特天然气管道全长1454.2km，管径1067mm，在0km处通过别伊涅乌计量站与中亚-中央管道连接，在311km处通过巴佐伊计量站与布哈拉-乌拉尔管道连接。

2.2 气源介绍

巴佐伊压气站为该工程的首座压缩机站，将分别来自布哈拉-乌拉尔管道和中亚-中央管道的天然气增压后输向下游。两组气源来气压力差别较大，且气量波动较大，气源参数见表1。

2.3 机组运行模式介绍

该站采用5台西门子燃气轮机驱动压缩机组，燃机部分为西门子SGT400工业型燃气机组，压缩机为两段式离心压缩机，两段叶片呈背靠背布置。依据气源的不同，每台压缩机的两段压缩部分有如下两种运行模式。

压缩机串联操作模式：来气压力较低时，进入压缩机进行一级压缩，冷却后进行二级压缩，气体冷却后进入出站汇管。

压缩机并联操作模式：来气压力较高时，压缩机两段同时进气压缩，压缩冷却后进入出站汇管。

全站5台压缩机组在不同输量及不同气源情况下有多种外输组合方式。

3 站场控制逻辑

3.1 站控范围

站控主要实现站控启停和开关功能，备用设备自动切换。超压、低压、低温等极端工况下实现声光报警、可燃气体检测、自动灭火等功能，下达ESD指令。

3.2 控制逻辑

3.2.1 压气站启动

检查并确认所有阀门处于正确开、关状态，辅助系统工作正常，开启进出站ESD阀门，选择分离器开启相应阀门，当进出站压力基本平衡后，启机外输。

3.2.2 压气站停运

正常停运：停运压缩机，关闭进出站阀门。

紧急停运：当触发ESD信号时，立即停运机组，ESD阀关断；如果达到全场放空情况，联动开启紧急放空阀。

3.2.3 紧急关断（ESD）系统

无论ESD命令从何处下达，以及SCS或UCS处于何种操作模式，ESD控制命令均能使设备按预定的顺序动作。ESD命令优先于任何操作方式，ESD系统的动作将发出闭锁信号，需人工复位后才能再次启动。

3.2.4 站控系统的ESD系统

站控系统的ESD单独设置。站场接收ESD-0逻辑后，报警并执行站场ESD程序，关断进出站阀门，打开紧急放空阀，放空天然气，切断电源。机组各列执行ESD程序，关闭进出口阀门，放空机组内天然气。

3.2.5 单列ESD系统（压缩机/空冷器）

单列压缩机组的ESD功能整合在压缩机组UCS系统中，当ESD-2.1逻辑触发时，将运行的压缩机组按预定的程序停车，并自动关闭压缩机组的进出口阀，停止空冷器控制，切断燃料气供给。当ESD-2.0逻辑触发时，除ESD-2.1动作外，自动放空压缩机、空冷器及其间管路内天然气。

3.2.6单体设备ESD系统

触发单体设备ESD的主要是调压撬，调压箱，锅炉，发电机房等系统，为最低级别的ESD。

4 设备操作与控制

4.1 机组启动-串联模式

启动准备就绪后，选择串联模式并确认热旁通阀处于关闭状态；打开压缩机入口旁通上的加载阀，天然气进入压缩机，当出口阀两端的压差小于1bar时打开，关闭加载阀。燃气轮机点火启动，在此期间机组2个喘振控制阀全开，压缩机打回流，启动空冷器控制，透平逐渐加载并达到一定负荷后，开启后空冷器出口阀，关闭喘振控制阀，压缩机组启动完成。

4.2 机组启动-并联模式

启动准备就绪后，选择并联模式并确认热旁通阀处于关闭状态，切换阀开启；打开压缩机入口旁通上的加载阀，天然气进入压缩机，当阀门两端的压差小于1bar时开启阀门，关闭加载阀。燃气轮机点火启动，在此期间机组2个喘振控制阀全开，压缩机打回流，透平逐渐加载并达到一定负荷后，开启后空冷器出口阀，关闭喘振控制阀，压缩机组启动完成。

4.3 空冷器的操作与控制

压缩机1、2级出口配置空冷器（段间空冷+后空冷）天然气温度，空冷器由风扇和冷却器组成，单台空冷器有两台电机，一个定频和一个变频。

温控要求：段间空冷器出口温度设置三个温控数据，满足压缩机2级入口温度的要求。后空冷器出口温度不大于50 ℃，满足出站温度要求。

4.4站场其他系统的操作与控制

巴佐伊压气站的放空系统、排污系统、防喘系统、燃料气系统、燃气/柴油发电机系统、压缩空气系统等其他系统，均与标准压气站配置相似，不再一一赘述。

5 结束语

通过对巴佐伊压气站的站场运行操作程序的简单介绍，可以看出，两段背靠背式压缩机能够满足不同压力和不同流量下达到同一压力外输天然气的需求，由于工艺的复杂对站控逻辑和现场操作提出较高的要求。通过投产及试运行期间的锻炼和磨合，目前巴佐伊压气站已顺利由施工转交至运行，为哈萨克斯坦向中国出口天然气提供了强劲的动力。

作者简介：

齐强国（1983- ），男，本科，中级工程师，2006年7月毕业于大庆石油学院油气储运工程专业，从事海外原油和天然气管道投产运行工作。

李爱莉（1983- ），女，专科，中级工程师，2007年毕业于河北理工大学，计算机网络专业。从事大型压缩机站场的施工工作。

苏文军（1982- ），男，本科，中级审计师，注册一级建造师，2009年3月毕业于大庆石油学院技术经济及管理专业，管理学硕士学位，长期从事海外油气工程项目管理工作。