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淺議:天然氣管道壓縮機站建設和運行現狀

時間:2018-03-13 15:55來源:www.ceigtg.live 作者:德耐爾空壓機
國內外天然氣管道壓縮機站概況 為了提高輸氣效率,天然氣長輸管道沿線需要建設一系列的壓縮機站,以提高管線氣體壓力,國內外所有成功的天然氣管道都擁有為數眾多的壓縮機站。著名的阿-意輸氣管道總長2506公里,年輸氣量125億立方米,從1983年投產以來源源不

   國內外天然氣管道壓縮機站概況

壓縮機站

  為了提高輸氣效率,天然氣長輸管道沿線需要建設一系列的壓縮機站,以提高管線氣體壓力,國內外所有成功的天然氣管道都擁有為數眾多的壓縮機站。著名的阿-意輸氣管道總長2506公里,年輸氣量125億立方米,從1983年投產以來源源不斷的從阿爾及利亞哈西魯邁勒氣田向意大利北部的博洛尼亞輸送天然氣,全線設置有12座壓縮機站,總功率達到78.5×104馬力,根據不同工況,每座壓縮機安裝的壓縮機組也不盡相同。而前蘇聯時期建設的烏連戈依-中央輸氣管道系統則堪稱世界更大的天然氣管道系統,這一系統由6條干線輸氣管道組成,總長2萬多公里,干線共建有壓縮機站171座,1985年該系統年輸氣量達到1800億立方米。國內目前規模更大的西氣東輸天然氣管道一線干線建有22座燃驅壓縮機站,計入支線、儲氣庫及西氣東輸二線在建的壓縮機站,西氣東輸管道系統的壓縮機站數量、壓縮機組數量和總裝機功率均遠高于國內其它輸氣管道。+

  壓縮機站建設現狀分析

  壓縮機站的建設是一項復雜的系統工程,從可研、論證、規劃、設計、施工到最終驗收投產無不需要消耗大量的材料和勞動力。前蘇聯時期建設一座配備ГТК-10型燃氣輪機的壓縮機站需耗用6000多噸鋼材,17萬個工日。考慮到大部分壓縮機站必須建設在自然條件艱苦的無人區和交通不便的地區,因此蘇聯建設者采用了工業化施工方法以加快建設速度,所有壓縮機站采用標準化設計,大量使用標準預制混凝土模塊和預制鋼結構模塊。事實證明,通過科學的規劃和管理可使管道建設施工進度大幅加快,其中最顯著的烏連戈依-中央1線3022公里管道僅10個月就完成投產,比計劃縮短了53%。

  目前,國內天然氣消費需求快速增加,天然氣管道和壓縮機站的建設也在大量進行,學習國外管道的建設經驗可以制定出合理的方案和計劃,以達到資源合理配置的目的。國內天然氣管道的建設一定程度上借鑒了國外的經驗,但是由于國內基礎工業水平的局限,無論是管道和附屬壓縮機站的建設還是運行,在很多方面還有待進一步的提高。

  以西氣東輸管道某壓縮機站安全改造工程為例:該管道西起新疆,途經十余個省市,到達上海,2003年投產時輸量為120億方/年,由于下游分輸用戶的持續增加,供氣需求量的逐年增大,提高輸量和管道平穩高效供氣可靠性勢在必行。建設初期,在西段自然條件比較艱苦的地方采用了進口成套燃驅離心式壓縮機組,2010年起西段部分壓縮機站在原用配置上新增一臺同型號壓縮機組,將原有的1+1運行模式變為2+1運行。

  由于改造工程工期緊,并且采用進口設備,國內施工承包商與國外設備供應商之間首次合作,施工技術方面存在一定差異,導致設備安裝試運期間出現多次故障。如

  (1)因管線連接件緊固方式不符合要求引起燃料氣泄露;

  (2)燃氣輪機箱體內油污未及時清理,設備運行過程中產生高溫造成油污揮發,造成消防系統誤觸發;

  (3)密封系統部分管線吸掃質量不達標造成大量污物堵塞損壞精密過濾器,導致零件報廢,等一系列造成工期延誤的問題。

  此外,此次改造工程施工過程中也暴露出了工作計劃組織協調方面的問題,

  (1)前期未能嚴格施工進度,到后期確定了點火日期趕進度的時候,使施工質量有所下降;

  (2)國外供貨商通過嚴格的工作流程和技術手段實現對工作進度的控制,相比較而言業主方的技術人員難以起到實際的協調作用,對供貨商的管理方面存在缺陷;

  (3)施工過程中環境破壞嚴重,土建廢棄物和工業垃圾未能按規定處理,對現場環境造成了一定的破壞。

  壓縮機站運行現狀分析

  壓縮機站主要功能是為管道內的天然氣增壓,通常壓縮機站采用多臺離心式管道壓縮機并聯運行的方式,以保證燃氣輪機能夠在最惡劣的天氣條件下提供足夠的功率。常見壓縮機站內除了安裝壓縮機組以外,通常還安裝一系列氣體過濾裝置和各種保證壓縮機組正常運行的成套附屬設備。近年來,由于燃氣輪機本身能量利用率的限制,一些先進的壓縮機站已經開始安裝余能回收裝置,從燃氣輪機排放出的高溫煙氣中回收部分可用的熱能用于發電和供熱等。無論壓縮機站的配置如何變化,對于管道運行而言,其最核心的問題主要在于高可靠性。一般來說,高可靠性主要通過以下兩種途徑實現:

  (1)采用可靠性更高的設備并進行合理配置;

  (2)采用先進的維修理念,制定科學的維修計劃,保證設備處于良好的狀態。

  結合西氣東輸管道壓縮機站近10年的運行數據進行分析,壓縮機站投產初期半年到一年內屬于故障高發期,一般來看,連續運行超過2000小時以上的設備,其各項指標均趨于穩定,這一結論符合“浴盆曲線”原理。從以往統計數據可以看出,現場儀表故障觸發連鎖停機是運行初期故障高發的重要原因之一,另外控制系統IO卡件及控制器故障也是觸發停機連鎖的一個重要因素。

  除了以上內部原因以外,外界因素也會對壓縮機組的運行造成影響。由于燃氣輪機運行嚴重依賴空氣,對空氣質量要求較高,因此為了保護燃氣輪機通常會采用連鎖保護系統實時監測空氣和環境的重要參數,一旦發現不利于設備的情況就會自動停止機組運行。而實際上,由于天然氣長輸管道動輒跨越數千公里,氣候條條和自然環境復雜多變,如果沿線所有壓縮機站采用同樣的保護參數,就可能出現過保護的情況。根統計,曾多次出現過因大風、雨霧、沙塵天氣引起壓縮機站非計劃停機的情況,更有甚者,大霧造成壓縮機站連續24小時以上無法啟動壓縮機組,對輸氣造成嚴重影響。

  結論

  近年來國內天然氣管道建設速度和規模都不斷增大,但是相對國外先進水平還是存在很多問題,主要表現在:

  (1)受工業水平和設計理念的制約,國內大部分天然氣管道和壓縮機站的建設和運營還不能完全達到標準化、模塊化的現代工業水平;

  (2)壓縮機站大量核心設備仍然需要進口,不能實現自主生產,而國外供貨商對國內的實際情況了解不足,造成設備適應性不強,大大增加了壓縮機站的建設和運行成本。

  (3)隨著天然氣長輸管道建設,國內工業水平化正在逐步提高,工業設計理念也逐漸完善,國產化電驅、燃驅壓縮機組和配套電機、變頻設備等的大規模應用會對改善目前天然氣管道和壓縮機站建設運行中存在的問題起到一定的作用。

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作者:德耐爾@德耐爾空壓機  空壓機修訂日期:2018-03-13
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