基于天然气压缩机相关流程升级改造中的几点建议

李新东

[中海石油（中国）有限公司天津分公司渤南作业公司 天津 300459]

海上平台天然气压缩机在运行过程中，经常出现换热器被贝壳类海生物堵塞的情况，导致换热效率逐步下降。为了解决这一问题，通过对相关流程进行充分分析，提出对天然气压缩机相关流程进行升级改造，以适应相应工况。

天然气压缩机的海水流程主要是海水通过潜水泵加压后进入海水主过滤器，水草及较大海生物被过滤后留在滤网内部；其余小颗粒等随着海水一起进入到换热器中，并通过换热器的管程排出撬外。如果海水系统中外加的防海生物装置失去作用，则一部分贝壳类海生物的卵就会附着到管壁缓流区，并随着时间推移逐渐长大。当海水压力出现波动时，就会发生脱落，最后到达换热器内部堵塞封头及管程，导致海水流量降低，影响换热器的热效率［1］。

天然气压缩机相关流程升级改造的内容主要包括换热器海水进口加装进口滤器、换热器封头升级、海水主过滤器加装电解铜铝电极、加装末端冲洗管线等。通过对升级改造方案的优化对比，找出更加适宜的措施，既节约费用，又能够发挥作用。

目前，通过对海水主过滤器加装电解铜铝电极，能够快速直接地预防海生物在管线内部生长；加装末端冲洗管线也能够将管线内沉积的泥沙和脱落的部分贝壳类物质排出，并通过开关排放阀门使海水压力波动，进而冲洗管壁上即将脱落的贝壳类物质。

本文将围绕换热器海水进口加装进口滤器的优缺点、天然气压缩机前加装总滤器和分体滤器的优缺点，以及对换热器封头升级改造中更换为直通式和快开盲板式封头的优缺点进行分析对比，提出相对合理的意见，形成一套最优方案。

1 加装海水滤器的优缺点

1.1 加装滤器的优点

能够快速解决目前海生物对各平台压缩机造成的困扰，加装滤器后，可形成一道拦截屏障，阻止当前管壁存在的海生物进入换热器；同时，当电解铜铝失去作用时，能阻止管线内再次生长的海生物进入换热器，从而减少换热器的清洗次数。

能够减少换热器清洗的频次。没有加滤器之前，换热器一年清洗1～2 次；加装完滤器后，2 年多时间里，没有清洗过换热器。海生物经常堵塞换热器海水进口单流阀，需要定期对一级和二级单流阀进行清理。最频繁时，需要每天倒运压缩机3～4 次。加装滤器后，至今2 年未清理过，效果比较明显。

加滤器能够提前过滤掉大体积的海生物，小体积的海生物随着海水的扰动和冲刷，通过U型盘管内部排放至换热器出口［2］。

能够方便地观察管壁上脱落海生物的数量，可以客观地反映管壁海生物脱落易发时间点和海生物的生长情况。

1.2 加装滤器的缺点

增加了海水的流动阻力，对海水有一定的限流作用。

滤器及外壳如材质不合格，容易造成腐蚀，导致滤器泄漏和滤芯损坏。

阀门检修量增加。由于阀门数量多，如果损坏,则检修工作量会增加。占用部分外委费用，使费用总量增加，同时增加清洗滤器的频次。

1.3 总结对比

加装滤器能够形成一道拦截屏障，阻止当前管壁存在的海生物进入换热器；同时，当电解铜铝失去作用时，也能阻止管线内再次生长的海生物进入换热器，从而减少换热器的清洗次数。

加装滤器后，能够减少换热器清洗的频次和过滤大体积的海生物［3］，从而防止海水进口单流阀处的堵塞。

1.4 加装滤器的一些建议

滤器制作时，需要采用耐海水腐蚀的材质。滤芯骨架、内衬滤网的孔径都应小于换热器盘管的内直径。滤器安装在天然气压缩机撬外甲板上，同时与甲板之间不进行焊接，目的是为压缩机电机检修预留转运空间。滤器可使用1 个篮式滤器和1 个Y型滤器组合，从而降低费用和节约空间。滤器顶部建议使用快开式顶盖，方便拆装。根据现场空间大小，选择滤器安装到海水系统SDV阀前后。

2 加装总滤器和分体滤器的优缺点

2.1 加装总滤器的优点

总价格低，通常压缩机海水总管直径为19.98 cm（或26.64 cm），每台压缩机前的管线直径为13.32 cm。如果将滤器加装到总管上，则只需要2 个19.98 cm的滤器和4 个19.98 cm 的球阀；而每台压缩机单独加装滤器（假设有3 台天然气压缩机）需要6 台13.32 cm的滤器和12 个13.32 cm的球阀，所以总滤器成本降低。

施工时间短，工作量少，总工时减少。

2.2 加装总滤器的缺点

不能过滤总滤器出口至每台压缩机进口管线内附着的海生物，这部分贝壳类海生物会被冲到换热器内部或海水进口的单流阀处。

总滤器加装位置高，一般压缩机海水总管线在压缩机的下一层甲板反底高空处，如果滤器加到高空，则需要在高空加装操作平台，并加装一套排放管线，成本会提高，也会造成人员清洗滤器困难；如果将滤器管线从甲板下部反向引至甲板上部，则会形成很大的“N”型弯，导致滤器前部的管线内淤积海生物，同时也要考虑甲板空间是否有合适位置安装滤器。

总滤器损坏或堵塞会影响压缩机运行。总滤器中的2 个滤器一旦有1 个损坏或泄漏，就只能使用1 个滤器。如果此滤器也堵塞，则所有压缩机都不能使用，导致透平切为柴油模式，造成柴油的浪费，进而增加另一项费用支出。

单个滤芯重量大，拆卸搬运速度慢。滤器顶部如选用快拆式滤器顶盖，从爬上操作平台、拆装清洗，到爬下操作平台，单人操作最少需要10 min左右。

更换总滤器进、出口阀门时，需要将透平切换为柴油模式运行。进、出口阀门损坏时，需要停止运行所有压缩机才能更换。

2.3 加装单独滤器的优点

控制单台压缩机，不影响其他压缩机运行。即使海水系统电解铜铝装置失去作用，也会拦截管壁上掉落的海生物，不至于到达流程后部堵塞换热器。

滤器体积小巧，拆装方便。滤器顶部如选用快拆式滤器顶盖，由于13.32 cm滤器体积小，所以滤芯拆装过程单人操作只需要5 min左右。

滤芯本身成本较低，在后期制作滤芯时，由于所选体积小，所以使用成本更低。

更换滤器出口阀门时，不需要透平切换柴油模式运行。如果滤器装到海水管线上的SDV阀前，出口阀门损坏时，只需要倒运压缩机即可；如果滤器装到海水管线上的SDV阀后，进、出口阀门更换都不需要切柴油（滤器装到SDV阀后会影响人员进出压缩机撬及压缩机电机的吊装）。

2.4 加装单独滤器的缺点

加装滤器越多，成本越高。所用材料全部使用耐海水腐蚀材质，总价高。

2.5 总结对比

价格对比：加装总滤器，总价格约为20 万元左右；加装单独滤器，每台压缩机预计12 万元左右，3 台压缩机预计36 万元左右。虽然费用相差10 万余元，但是加装单独滤器后人员操作快速、安全方便。清洗难易程度对比：后期清洗滤器时，总滤器清洗费时费力，单独滤器快速简单。后期节约柴油对比：后期更换阀门时，加装单独滤器能够节约柴油。

2.6 加装单独滤器时的一些建议

滤器可使用1 个篮式滤器和1 个Y型滤器组合，从而降低费用和节约空间。篮式滤器一直作为主滤器，需要清洗时，只需倒运至Y型滤器，即可清洗篮式滤器。清洗完成后，立刻倒运至篮式滤器。然后检查Y型滤器内部是否有海生物，如没有，则可继续作为备用。如滤器加装在海水系统SDV阀前，则滤器入口可使用密封性好的球阀，出口可使用对夹式蝶阀，以减少费用；如滤器加装在海水系统SDV阀后，滤器入口和出口都可使用对夹式蝶阀，以减少整体费用。所以要根据每台压缩机的空间来决定采取何种方案（如果将滤器装到SDV阀后，会影响人员进出压缩机撬及压缩机电机的吊装）。安装前期，需要定期检查篮式滤器内的海生物情况。根据实际情况确定滤器清洗频次。排放口使用3.33 cm软管引至地漏即可，不需额外加装排放管线。滤器顶部使用快开式顶盖，方便快速拆装。

3 换热器封头更换为直通式和快开盲板式的优缺点

3.1 更换直通式的优点

堵塞时，疏通方便，能够从冷却器一侧通至另一侧。清洗方便，清洗路径短。

燃气部位不容易产生外漏，由于燃气走撬程，且撬程为封闭状态，所以拆卸封头时，不影响燃气一侧。

3.2 更换直通式的缺点

费用高昂，每台压缩机有2 台冷却器，更换一台冷却器的价格为30 万元左右，所以一台压缩机需要60 万元。

更为烦琐，清洗时，需要拆卸的螺丝更多。

3.3 更换快开盲板式的优点

快速拆卸，能够快速拆除海水侧的盲板，不用拆除燃气侧螺栓及海水进出口管线。

能够减少清洗换热器的工作量，同时将外委转化成自检自修，节约每年的外委费用。

更换封头费用低，由于封头为钛合金，每个封头费用约10 万元左右，所以一台压缩机需要20 万元。

能够减少外委清洗的次数，将换热器原封头更换为快开盲板式封头后，转变成自检自修，同时能够将省出来的外委费用于其他方面。

拆卸空间变大，由于拆卸的封头螺栓位于压缩机撬边，拆卸空间变大，所以也有利于清洗工作效率的提升。

能够防止燃气侧的泄漏，由于拆卸部位变更对燃气侧的法兰不会造成影响，所以燃气一侧的密封垫不会产生泄漏。

3.4 更换快开盲板式的缺点

封头侧变重，使封头产生应力，如有需要，可以在快开盲板处加装可调节支撑。

增加了海水泄漏的风险。增加了一个密封垫，如垫片密封不好，则会造成海水的内漏和外漏风险。

3.5 总结对比

价格对比：更换快开盲板式封头比更换为直通换热器的成本低，且有利于换热器的清洗。更换单个封头预计10 万元，更换直通换热器预计30 万元。节约费用方面对比：将外委费用节省下来更换快开盲板式封头，有利于提升清洗效率，而且减少工作量。清洗难易程度对比：快开盲板式封头拆卸螺栓更方便，但直通换热器拆卸更麻烦，而且比原冷却器工作量增加更多。后期清洗方面对比：更换为快开盲板式封头后，拆卸变得更为简单，可以根据实际使用情况进行定期清洗盘管，通过多次拆装提前预判并合理制定自检自修清洗周期，从而有效防止U 型管换热器的盘管堵塞情况发生［4］。

3.6 更换快开盲板式的一些建议

封头密封面一定要平整，以防止海水产生内漏和外漏。根据实际需要，在快开盲板处加装可调节支撑，以防止压缩震动损伤封头焊接处。可利用每年外委节省下来的钱，逐台进行更换。

4 结 语

通过分析几个平台使用情况、价格对照及优缺点的对比，建议如下。

4.1 加装滤器比不加装滤器能更有效解决海生物困扰

加装滤器能够快速解决目前海生物对各平台压缩机的困扰。加装滤器后，可形成一道屏障，阻止当前管壁存在的海生物进入换热器。同时，当电解铜铝失去作用时，也能阻止管线内再次生长的海生物进入换热器，从而减少换热器的清洗次数。

4.2 加装单独滤器优点多

首先是清洗方便、快速，能够控制所有管线到压缩机的海生物，而且滤器损坏或堵塞造成压缩机意外停机的风险小。同时，滤器可采用1 个篮式滤器和1 个Y型滤器组合，从而降低费用和节约空间。

4.3 换热器封头更换为快开盲板式的性价比较高

更换快开盲板式封头比直通换热器的成本低，同时使得后期拆卸清洗变得更为简单，能够快速拆除海水侧的盲板，不需要拆除燃气侧螺栓及海水进出口管线。能够避免燃气侧的泄漏，从而减少清洗换热器的工作量，同时将外委转化成自检自修，以节约每年的费用。拆卸空间变大也有利于清洗工作效率的提升。对燃气侧的法兰不会造成影响，所以内部密封垫不会产生损坏。由于拆卸简单，能够通过多次拆装，提前预判并合理制定自检自修的清洗周期，有效防止U型管换热器的盘管堵塞［5］。

4.4 加装单独海水滤器和更换快开盲板式换热器封头是减少换热器清洗及燃气侧泄漏的有效方法

由于一次性投入太大，所以可以分开进行更换。第一步，可先在天然气压缩机前加装单独滤器，解决换热器频繁清洗的问题。第二步，根据每年的费用预算，逐步更换外输压力大、清洗频率高的油田的换热器封头，解决清洗难的问题。第三步，逐步更换其他油田的换热器封头，解决所有平台清洗难的问题，同时可将抽芯以外的工作转变成自检自修。■