用于回收天然氣的無油螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)

用于回收天然氣的無油螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)

1自動(dòng)放空系統(tǒng)兩側(cè)式擴(kuò)散器由兩臺(tái)鉆削頻驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，頻率范圍為5.60hz。由于電機(jī)的頻繁冷卻，電機(jī)的出口溫度小于85。工藝末端設(shè)置氣液分離罐，配置排液系統(tǒng)。閃蒸罐壓力約100kPa(G），溫度20℃左右的混合烴類天然氣，安裝有自動(dòng)調(diào)節(jié)的放空閥，設(shè)定壓力為100kPa(G），超過100kPa(G）時(shí)會(huì)自動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行放空。經(jīng)一級(jí)壓縮后的氣體壓力為460kPa(G），經(jīng)過極間冷卻，到二級(jí)入口再次壓縮，排氣壓力為1750kPa(G），過二級(jí)冷卻器冷卻后經(jīng)氣液分離罐進(jìn)行氣液分離，最后外輸至后續(xù)工藝管道，外輸管道上設(shè)有循環(huán)回流閥和卸荷閥。2壓力正常運(yùn)行一級(jí)入口設(shè)定需要比閃蒸罐的放空閥壓力低，閃蒸罐放空壓力設(shè)定為100kPa(G）,那么一級(jí)入口壓力設(shè)定范圍就在100kPa(G）以下的區(qū)間。一級(jí)壓縮機(jī)入口的壓力控制根據(jù)兩個(gè)條件，一是根據(jù)一級(jí)主電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，二是循環(huán)回流閥調(diào)節(jié)。根據(jù)以上工藝條件，分別設(shè)置兩個(gè)設(shè)定壓力值。在啟動(dòng)初級(jí)階段，將循環(huán)回流閥的壓力設(shè)定值維持在85～90kPa(G），此時(shí)循環(huán)回流閥由原來的全開狀態(tài)開始緩慢關(guān)閉，出口壓力開始上升。機(jī)組穩(wěn)定外輸后，出口壓力維持在1700kPa(G）以上，此時(shí)循環(huán)回流閥已全部關(guān)閉，入口壓力持續(xù)上升，這時(shí)需要一級(jí)變頻電機(jī)的控制參與，將變頻電機(jī)的壓力設(shè)定為95kPa(G），當(dāng)壓力超過這個(gè)值后，變頻器開始加速，保證閃蒸罐內(nèi)部的壓力始終維持在100kPa(G）以下。3級(jí)入口壓力無法維持正常運(yùn)行機(jī)組在調(diào)試運(yùn)行階段多次出現(xiàn)聯(lián)鎖跳機(jī)，后總結(jié)出分析問題的方法和思路如下：描述：二級(jí)出口壓力低低聯(lián)鎖停機(jī)。設(shè)定：一級(jí)電機(jī)限制頻率18～24Hz，二級(jí)電機(jī)限制頻率18～49.5Hz。入口壓力控制設(shè)定為100kPa(G）左右，二級(jí)入口壓力控制設(shè)定為450kPa(G）。一級(jí)電機(jī)定頻18Hz啟機(jī)，循環(huán)回流閥手動(dòng)，一級(jí)入口壓力控制設(shè)定緩慢降至95～97kPa(G），穩(wěn)定外輸后全部切換自動(dòng)控制。機(jī)組進(jìn)行正常的工藝氣外輸運(yùn)行一段時(shí)間后，一級(jí)入口持續(xù)升壓，最高可到190kPa，現(xiàn)象為：入口壓力波動(dòng)，一級(jí)電機(jī)加速，壓力先上升后下降，二級(jí)入口壓力始終小于450kPa(G），二級(jí)電機(jī)頻率持續(xù)下降，二級(jí)電機(jī)出口壓力持續(xù)下降直至“二級(jí)出口壓力低低”聯(lián)鎖停機(jī)。處理：調(diào)整一級(jí)、二級(jí)電機(jī)的PID參數(shù)，但此現(xiàn)象依然出現(xiàn)。啟機(jī)過程中，二級(jí)出口壓力達(dá)1300kPa后，一級(jí)出口壓力始終比二級(jí)進(jìn)口壓力顯示小，相差50～100kPa。在穩(wěn)定外輸后，二級(jí)電機(jī)基本上在高頻率運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)小二級(jí)循環(huán)噴液閥后開度，差值有所減小，但依然相差約50kPa。分析：按照正常思路考慮，二級(jí)入口壓力和一級(jí)出口壓力應(yīng)保持大致一致，中間只經(jīng)過冷卻罐。檢查發(fā)現(xiàn)二級(jí)入口壓力取樣點(diǎn)正對(duì)二級(jí)循環(huán)噴液管線噴口，從而影響了二級(jí)進(jìn)口壓力反饋正確性。處理：（1）將二級(jí)電機(jī)的控制壓力設(shè)定由二級(jí)進(jìn)口壓力變?yōu)橐患?jí)出口壓力，測(cè)試對(duì)比發(fā)現(xiàn)，調(diào)整后二者壓力值幾乎相同（這也可說明二級(jí)變頻電機(jī)電流始終居高不下，始終輸出高轉(zhuǎn)矩的一個(gè)誘因）；（2）重新調(diào)整二級(jí)入口壓力取壓點(diǎn)，調(diào)整后運(yùn)行效果好轉(zhuǎn)，可持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間更長(zhǎng)，但還是會(huì)出現(xiàn)聯(lián)鎖停機(jī)。進(jìn)一步現(xiàn)象：調(diào)看數(shù)據(jù)曲線發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)聯(lián)鎖停機(jī)時(shí)，閃蒸罐壓力并沒有一級(jí)入口壓力曲線中壓力報(bào)警時(shí)那么大，確認(rèn)問題出現(xiàn)在一級(jí)循環(huán)噴液閥管線（一級(jí)循環(huán)噴液閥補(bǔ)液管線可能會(huì)串氣導(dǎo)致入口壓力波動(dòng)，里面的凝析油變氣體導(dǎo)致壓力增高）。觀察運(yùn)行過程中一級(jí)入口溫度始終處于低溫狀態(tài)，為0～5℃。進(jìn)一步處理措施：(1）將一級(jí)入口壓力取樣點(diǎn)轉(zhuǎn)移至入口切斷閥后的旁通管線預(yù)留口；(2）手動(dòng)打開循環(huán)回流閥開度，嘗試讓一級(jí)入口溫度持續(xù)維持在10℃以上運(yùn)行。這一次嘗試未能成功解決問題，機(jī)組依然出現(xiàn)聯(lián)鎖停機(jī)。深度分析：(1）確認(rèn)為一級(jí)循環(huán)噴液閥補(bǔ)液管線問題，應(yīng)該是凝析油氣化所致。前端閃蒸罐氣源溫度為13℃左右，但一級(jí)入口溫度會(huì)降低到0℃左右甚至更低，究其原因一級(jí)循環(huán)噴液閥補(bǔ)液管線至一級(jí)入口過程中，凝析油氣化過程吸熱，導(dǎo)致周圍溫度持續(xù)下降，這就解釋了為什么一級(jí)入口溫度會(huì)緩慢降低。撬體末端的氣液分離罐從罐底排液，水比凝析油重，會(huì)沉在罐底，多次排液后，分離罐中的水逐漸減少直到排空，剩下的全部是凝析油，并通過循環(huán)噴液管線，帶壓的油從分離罐底部壓入到常壓的壓縮機(jī)入口處，壓力急劇下降（由1700kPa(G）下降至100kPa(G））后氣化，導(dǎo)致壓縮機(jī)入口天然氣產(chǎn)生紊流，造成一級(jí)壓縮機(jī)入口吸不到來自前段緩沖罐的來氣，入口溫度的降低將導(dǎo)致壓縮機(jī)容積效率降低（設(shè)計(jì)入口氣體溫度為19～35.5℃），一級(jí)壓縮機(jī)排氣流量能力降低，導(dǎo)致級(jí)間壓力低，觸發(fā)二級(jí)電機(jī)降頻減速，最終二級(jí)出口壓力持續(xù)下降，聯(lián)鎖停機(jī)。(2）分析調(diào)取一級(jí)壓縮機(jī)入口壓力曲線，壓力大于前端閃蒸罐壓力。原因：一級(jí)壓縮機(jī)入口循環(huán)噴液中凝析油持續(xù)不斷氣化，并不斷累積產(chǎn)生氣阻，導(dǎo)致噴液處和入口管線壓力持續(xù)上漲，甚至高于閃蒸罐壓力。分離罐改造：如圖1所示，隨著上層凝析油的不斷增