气田用空冷器节能监测评价方法

2018-12-13毛青霞郭文军中原油田分公司技术监测中心

石油石化节能 2018年10期

毛青霞郭文军（中原油田分公司技术监测中心）

空冷器是气田生产系统的主要用能设备之一，随着我国气田生产规模的不断扩大，其能耗问题和节能管理备受关注。通过节能监测，对其能耗状况进行分析评价，依据分析评价结果采取相应的节能技术措施，有助于气田生产中的节能降耗和节能管理水平的提高。

运用能量平衡原理，采用黑匣子方法，分析稳定运行的能耗设备，得到能量进出平衡关系，确定有用能与损耗。研究设备的耗能方式及其影响因素，确定对应评价项目，分析不同因素对设备能耗的影响规律，评估对评价项目的影响程度，总结出科学合理的评价方法，为用能改造提供方向和依据。

1 气田空冷器节能监测评价方法研究

1.1 评价项目的确定

空冷器由电动机、风机、换热器三部分组成。由于换热器不属于直接能耗环节，仅考虑电动机、风机部分，采用单位供风量电耗来表征空冷器的电能利用状况，使用单耗作为空冷器的评价项目[1]。

1.2 空冷器单耗的理论分析

单位供风量电耗即单耗是反应空冷器的能耗状况指标。

空冷器单耗可由下式求得：

式中：DH——空冷器单位供风量电耗，kWh/m3；

P——电动机输入有功功率，kW；

D——空气流量，m3/h。

影响空冷器单耗的因素很多，包括电动机的效率、风扇的设计参数、换热器的形状及安装尺寸、当地空气的物性参数等。为了简化测试便于分析，对于换热器类似的情况，可以将影响空冷器单耗的主要因素归纳为有功功率、空气流量。由于空冷器的电动机额定功率、风机额定风量是表征空冷器的两个重要参数，因此，还应该加上电动机额定功率、风机额定风量这两个影响因素[2]。

1.3 评价分类因子的确定

1.3.1 统计分析

影响空冷器能耗水平的客观因素主要应考虑额定功率与额定风量[3]。

对不同额定功率的123台空冷器单耗进行统计，数据统计见表1、图1。通过分析，随着额定功率的增大，空冷器单耗总体呈减小趋势，但相关性不显著。

表1 额定功率与空冷器单耗统计

图1 额定功率与空冷器单耗关系对比

对测试的123台空冷器数据进行分析，对不同额定风量的空冷器单耗和功率因数进行统计，数据统计见表2、图2。通过分析，随额定风量的增大，空冷器单耗总体呈下降趋势。

表2 额定风量与空冷器单耗统计

图2 额定风量与空冷器单耗关系对比

由分析可以看出，空冷器单耗与额定风量的关系更为显著。同时，由于额定风量与额定功率本身就是正相关系，因此选择额定风量作为评价时考虑的分类因子。

1.3.2 聚类分析

对所有气田的空冷器数据进行整体分析。初步筛选保留了符合数据完整性要求的空冷器，共116台。通过聚类分析，分类以空冷器的电动机额定功率为基准划分[4]。

1.3.3 灰关联分析

为了确定影响因素与空冷器单耗之间关系的强弱，对各因素与单耗进行灰关联分析[5]，结果见表3。由表3可知，各因素之间的灰色关联度的大小相差不大，即这些因素对单耗的影响差别不大。

表3 各影响因素与空冷器单耗的灰色关联度排序（ρ=0.05）

统计分析结果：空冷器分类因子为额定功率或额定风量。

聚类分析空冷器单耗的结果：以电动机额定功率为基准进行划分。

灰关联分析结果：各因素对空冷器单耗的影响基本一致。

1.4 评价指标的确定

采用统计分析方法确定评价指标，以额定风量作为评价分类因子。目前中石化气田用空冷器风机按额定风量分为12×104m3、16×104m3、30×104m3、36×104m3四个级别。考虑评价时不宜分级，而四个风量级别中12×104m3与16×104m3相近，30×104m3与36×104m3相近，故将12×104m3和16×104m3合并为一类，30×104m3和 36×104m3合并为一类，以小于20×104m3和大于或等于20×104m3为划分界限，分为两个级别。

将空冷器单耗测试结果进行排序统计，按比例汇总（表4）。