沙坪场增压站增压机组运行节能措施的探讨

2021-12-09王艺馨西南油气田公司重庆气矿

石油石化节能 2021年11期

王艺馨（西南油气田公司重庆气矿）

1 现状

沙坪场增压站位于重庆市梁平区回龙镇民胜村5 组，站内主要工艺设备有RTY1490 分体式天然气压缩机4 台，承担着沙坪场气田整体增压开采工作。沙坪场增压站2020 年在用RTY1490 机组3 台，根据作业区产能变化实现了机组“两用一备”的常态。

沙坪场增压站分体式压缩机组主机为WH64系列压缩机，驱动机为12SGT燃气发动机。压缩机组主要由压缩机、发动机、联轴器、冷却器、底座、机座、工艺气管路、冷却系统、润滑系统、排污系统、仪表控制系统等部件组成，发动机是压缩机组的动力驱动设备，发动机通过联轴器与压缩机连接，为压缩缸的压缩过程耗功提供能量。其中沙坪场站内主要耗能设备为4 台增压机其8 台额定功率为18.5 kW和8台15 kW的风机。沙坪场增压站主要热力设备汇总见表1、沙坪场增压站主要机动设备汇总见表2。

表1 沙坪场增压站主要热力设备汇总

表2 沙坪场增压站主要机动设备汇总

2 增压机组运行的节能措施

2.1 增压机持续优化运行

随着气田开采进入后期，产量不断下降，沙坪场增压站原有的运行模式已经不适用，因此作业区需对机组运行模式进行优化，提高能源利用效率[1-3]。

通过现场调研和实验摸索，梁平作业区提出优化增压机运行的模式，停运3360机组，由3台1490机组运行，从而降低增压机的燃料气消耗。

根据产量进一步下降，对沙坪场增压站3 台1490 机组进行工况调节，将1 级压缩的2 个缸余隙由5.9 inch调节为2 inch，通过降低余隙，增大机组处理量。同时，由原来的3台机组加载运行，优化为2台机组加载运行，进而降低燃料气消耗。

目前，作业区正在对机组运行模式进行进一步优化的可行性论证，下步将采用1台1490机组运行的模式，进一步提高能源利用效率。

2.2 增压机风机优化运行

机组冷却系统为闭式循环系统，采用组合式空冷器进行冷却，由独立的防爆变频电动机驱动。梁平作业区沙坪场增压站建有4 台RTY1490 分体机组，目前3 台机组运行，1 台机组备用。每台机组安装4 台冷却风机，1#、2#风机额定功率18.5 kW，3#、4#风机额定功率15 kW，各风机均有变频器控制生产。厂家原设置生产模式为每台机组的4台风机同时运行并且各风机输出频率均为80%，沙坪场增压站的4 台分体式RTY1490 增压机、1 台RTY3360 增压机均采用电动风机进行冷却，每台RTY1490 增压机组有4 台风机，额定功率均为18.5 kW。每台风机全年24 h 运行，耗电能较大，为节能降耗需要优化风机运行方式[4-6]。

通过现场调研和实验摸索，提出优化增压机风机运行的模式，监控大气温度，一是调整风机运行数量，每台机组每年11 月至次年4 月停用2 台风机；二是调整4台风机的输出频率，从而降低增压机的电能消耗。

2.3 设备降压运行

2020年5月13—20日，重庆气矿与重庆净化总厂联合开展了管网及净化厂的降压运行工作，完成了分厂降压运行，梁平作业区辖区内将渡线压力降幅约0.7 MPa，沙坪场增压站压力由降压前的5.36 MPa降至目前的4.58 MPa。

压缩机组工况调整主要分为调整转速、余隙容积、作用方式和缸径改造四种，沙坪场增压站RTY1490机组在降压运行前已将压缩缸余隙容积调整为0，作用方式为双双作用，均为最大处理模式。因此，在短期内只有调整发动机转速，以提高单台机组功率。

2020年5月19日，根据工况软件计算结果，计划调整沙坪场增压站RTY1490机组转速以提高单机负荷率，将发动机转速由800 r/min增加至850 r/min，并按照10 r/min 进行递增，现场实际操作时，每增加10 r/min 的转速，RTY1490 机组发动机振动值和中冷器振动值同步上升，当发动机转速增加至830 r/min时，发动机振动值和中冷器振动值上升至7 mm/s，较800 r/min 转速时振动值上升约3 mm/s，已接近振动报警值8 mm/s 和联锁停机值8.5 mm/s，为保证机组正常平稳生产，后将转速恢复至800 r/min。

除改造压缩机缸径外[7]，沙坪场增压站RTY1490机组短期内已无工况调整空间。

2.4 加强增压机组运行管理

1）在气量变化时对增压机组运行工况进行调整，确保正常生产的情况下，降低增压机组燃料气消耗[8]。

2）在季节变化时对增压机组风机运行数量进行调整，在气温较低时减少风机运行数量，确保风机变频器的正常使用，并依据现场实际生产情况，调整风机输出频率，进而降低增压机组电能消耗[9-10]。

3）依据增压机组处理气量的变化，优化增压机组运行，合理停运增压机，进而降低增压机的天然气及电能消耗。

4）沙坪场压缩机组存在的漏液漏油情况相对突出，班组加强巡检，及时发现发动机冷却液漏点以及压缩机润滑油管路漏油点，组织外委单位对故障部位进行处理。

3 效果分析

3.1 增压机组优化运行效果

1）通过停运3360 机组，沙坪场增压站每处理1×104m3天然气消耗由0.016×104m3（改造前，沙坪场增压站年耗气量为1 311.161 9×104m3，年增压处理量为84 259.3×104m3）降低为0.013×104m3（改造后，沙坪场增压站年耗气量为748.552 9×104m3，年增压处理量为55 162.794 8×104m3）。年节约气量165.488 4×104m3，年节气费用165.488 4万元。

2）通过将沙坪场增压站4 台1490 机组1 级压缩的2个缸余隙由5.9 inch调节为2 inch后，由原来的3 台机组加载运行，优化为2 台机组加载运行后。沙坪场增压站由年耗气量750.78×104m3下降到547.00×104m3，年耗电量由66.99×104kWh下降到42.18×104kWh。由于区块产量下降较大，用单耗法计算无法计算出节能量，因此采用比较法进行对比分析，年节气量203.78×104m3，年节电量24.81×104kWh，年节气费用203.78 万元，年节电费用18.61万元；年节约费用合计222.39万元。

3.2 增压机风机优化运行效果

1）每台机组停用1#或2#风机，节能5.5 kWh/h，每台机组停用3#或4#风机，节能约5.7 kWh/h。因此每年11 月至次年4 月停用停用风机，年可节约电能4.865 3×104kWh。

2）通过调低每台机组1#或2#风机输出频率，节能0.8 kWh/h，（风机输出频率60%时，输出电压为277.2 V，电流约17.1 A）；调低每台机组3#或4#风机输出频率，节能0.88 kWh/h（风机输出频率60%时，输出电压为277.2，电流约17.4 A）。每年11月至次年4月通过调低风机输出功率，单台增压机组年节约电量0.729 83×104kWh。每年5—10 月通过调低2台风机输出功率，单台增压机组年节约电量1.4838×104kWh。年节约电能2.214×104kWh，单台增压机组年综合节约电能7.079 3×104kWh。4台增压机组年节约电能28.317×104kWh，年节约电费21.238万元。

3.3 设备降压试运效果

选取降压运行前10 天和降压运行后10 天数据，分析降压运行前后增压机进气排气压力变化、增压机组处理量（产量）变化和燃料气消耗变化情况。

根据降压运行前5 月1—10 日共计10 天数据，沙坪场增压站RTY1490 机组平均进气压力1.14 MPa，平均排气压力5.36 MPa，平均日处理气量81.82×104m3（间歇生产井日产气量0），平均日消耗燃料气量14 220 m3，平均燃料气消耗率173.8 m3/104m3，梁平作业区降压运行前机组运行参数见表3。

表3 梁平作业区降压运行前机组运行参数

根据降压运行后6 月19—28 日共计10 天数据，沙坪场增压站RTY1490 机组平均进气压力1.09 MPa，较降压运行前降低0.05 MPa，平均排气压力4.58 MPa，较降压运行前降低0.78 MPa，平均日处理气量82.28×104m3（间歇生产井日产气量1.82×104m3），较降压运行前上升0.46×104m3/d，平均日消耗燃料气量13 305 m3，较降压运行前降低914.6 m3/d，平均燃料气消耗161.71 m3/104m3，较降压运行前降低12.09 m3/104m3，梁平作业区降压运行后机组运行参数见表4。

表4 梁平作业区降压运行后机组运行参数

3.4 整体效果

选取2014—2021 年第一季度沙坪场增压机天然气消耗情况纵向对比，如表5所示，沙坪场增压站的增压机燃料气单耗整体呈下降趋势，可见近年来的节能实践颇有成效，在产量逐渐下降的趋势下，下一步拟将沙坪场增压机组从两用一备向1+1模式转换，或将梁平作业区其他增压站的气输送至沙坪场增压站进行增压，以达到停用机组减少能耗的目的，下一步措施将依据产量、生产运行计划等全方面考虑。