齊強(qiáng)國 李愛莉 蘇文軍

摘 要：本文通過別伊涅烏-巴佐伊-奇姆肯特天然氣管道工程巴佐伊壓氣站為例，介紹了工程相關(guān)背景，描述了西門子兩段背靠背式離心壓縮機(jī)組的站場(chǎng)操作程序。巴佐伊壓氣站采用雙氣源進(jìn)氣，增壓后單出口外輸，站內(nèi)工藝設(shè)施及流程相對(duì)復(fù)雜，在國內(nèi)尚無使用的案例，該機(jī)型在中亞地區(qū)尚屬首次安裝。通過本文可為今后國內(nèi)外該機(jī)型的投產(chǎn)試運(yùn)及運(yùn)行維護(hù)作業(yè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：背靠背；壓縮機(jī)；投產(chǎn)；運(yùn)行

1 前言

1928年，蘇聯(lián)建成格羅茲內(nèi)至圖阿普賽焊接式長輸原油管道，揭開了現(xiàn)代管道工業(yè)發(fā)展的序幕。上世紀(jì)80年代，蘇聯(lián)建設(shè)了6條超大型輸氣管道系統(tǒng)，全長近20000km，管徑1220～1420mm。自2002年開始，我國開始了輸氣管道建設(shè)高峰，陸續(xù)建成了一批大口徑長距離的干線管道，在這些大型管道工程中壓氣站是整條管道的核心，是實(shí)現(xiàn)天然氣長距離大輸量輸送的關(guān)鍵點(diǎn)。

2 工程概況

2.1 工程介紹

別伊涅烏-巴佐伊-奇姆肯特天然氣管道全長1454.2km，管徑1067mm，在0km處通過別伊涅烏計(jì)量站與中亞-中央管道連接，在311km處通過巴佐伊計(jì)量站與布哈拉-烏拉爾管道連接。

2.2 氣源介紹

巴佐伊壓氣站為該工程的首座壓縮機(jī)站，將分別來自布哈拉-烏拉爾管道和中亞-中央管道的天然氣增壓后輸向下游。兩組氣源來氣壓力差別較大，且氣量波動(dòng)較大，氣源參數(shù)見表1。

2.3 機(jī)組運(yùn)行模式介紹

該站采用5臺(tái)西門子燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)組，燃機(jī)部分為西門子SGT400工業(yè)型燃?xì)鈾C(jī)組，壓縮機(jī)為兩段式離心壓縮機(jī)，兩段葉片呈背靠背布置。依據(jù)氣源的不同，每臺(tái)壓縮機(jī)的兩段壓縮部分有如下兩種運(yùn)行模式。

壓縮機(jī)串聯(lián)操作模式：來氣壓力較低時(shí)，進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行一級(jí)壓縮，冷卻后進(jìn)行二級(jí)壓縮，氣體冷卻后進(jìn)入出站匯管。

壓縮機(jī)并聯(lián)操作模式：來氣壓力較高時(shí)，壓縮機(jī)兩段同時(shí)進(jìn)氣壓縮，壓縮冷卻后進(jìn)入出站匯管。

全站5臺(tái)壓縮機(jī)組在不同輸量及不同氣源情況下有多種外輸組合方式。

3 站場(chǎng)控制邏輯

3.1 站控范圍

站控主要實(shí)現(xiàn)站控啟停和開關(guān)功能，備用設(shè)備自動(dòng)切換。超壓、低壓、低溫等極端工況下實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、可燃?xì)怏w檢測(cè)、自動(dòng)滅火等功能，下達(dá)ESD指令。

3.2 控制邏輯

3.2.1 壓氣站啟動(dòng)

檢查并確認(rèn)所有閥門處于正確開、關(guān)狀態(tài)，輔助系統(tǒng)工作正常，開啟進(jìn)出站ESD閥門，選擇分離器開啟相應(yīng)閥門，當(dāng)進(jìn)出站壓力基本平衡后，啟機(jī)外輸。

3.2.2 壓氣站停運(yùn)

正常停運(yùn)：停運(yùn)壓縮機(jī)，關(guān)閉進(jìn)出站閥門。

緊急停運(yùn)：當(dāng)觸發(fā)ESD信號(hào)時(shí)，立即停運(yùn)機(jī)組，ESD閥關(guān)斷；如果達(dá)到全場(chǎng)放空情況，聯(lián)動(dòng)開啟緊急放空閥。

3.2.3 緊急關(guān)斷（ESD）系統(tǒng)

無論ESD命令從何處下達(dá)，以及SCS或UCS處于何種操作模式，ESD控制命令均能使設(shè)備按預(yù)定的順序動(dòng)作。ESD命令優(yōu)先于任何操作方式，ESD系統(tǒng)的動(dòng)作將發(fā)出閉鎖信號(hào)，需人工復(fù)位后才能再次啟動(dòng)。

3.2.4 站控系統(tǒng)的ESD系統(tǒng)

站控系統(tǒng)的ESD單獨(dú)設(shè)置。站場(chǎng)接收ESD-0邏輯后，報(bào)警并執(zhí)行站場(chǎng)ESD程序，關(guān)斷進(jìn)出站閥門，打開緊急放空閥，放空天然氣，切斷電源。機(jī)組各列執(zhí)行ESD程序，關(guān)閉進(jìn)出口閥門，放空機(jī)組內(nèi)天然氣。

3.2.5 單列ESD系統(tǒng)（壓縮機(jī)/空冷器）

單列壓縮機(jī)組的ESD功能整合在壓縮機(jī)組UCS系統(tǒng)中，當(dāng)ESD-2.1邏輯觸發(fā)時(shí)，將運(yùn)行的壓縮機(jī)組按預(yù)定的程序停車，并自動(dòng)關(guān)閉壓縮機(jī)組的進(jìn)出口閥，停止空冷器控制，切斷燃料氣供給。當(dāng)ESD-2.0邏輯觸發(fā)時(shí)，除ESD-2.1動(dòng)作外，自動(dòng)放空壓縮機(jī)、空冷器及其間管路內(nèi)天然氣。

3.2.6單體設(shè)備ESD系統(tǒng)

觸發(fā)單體設(shè)備ESD的主要是調(diào)壓撬，調(diào)壓箱，鍋爐，發(fā)電機(jī)房等系統(tǒng)，為最低級(jí)別的ESD。

4 設(shè)備操作與控制

4.1 機(jī)組啟動(dòng)-串聯(lián)模式

啟動(dòng)準(zhǔn)備就緒后，選擇串聯(lián)模式并確認(rèn)熱旁通閥處于關(guān)閉狀態(tài)；打開壓縮機(jī)入口旁通上的加載閥，天然氣進(jìn)入壓縮機(jī)，當(dāng)出口閥兩端的壓差小于1bar時(shí)打開，關(guān)閉加載閥。燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)，在此期間機(jī)組2個(gè)喘振控制閥全開，壓縮機(jī)打回流，啟動(dòng)空冷器控制，透平逐漸加載并達(dá)到一定負(fù)荷后，開啟后空冷器出口閥，關(guān)閉喘振控制閥，壓縮機(jī)組啟動(dòng)完成。

4.2 機(jī)組啟動(dòng)-并聯(lián)模式

啟動(dòng)準(zhǔn)備就緒后，選擇并聯(lián)模式并確認(rèn)熱旁通閥處于關(guān)閉狀態(tài)，切換閥開啟；打開壓縮機(jī)入口旁通上的加載閥，天然氣進(jìn)入壓縮機(jī)，當(dāng)閥門兩端的壓差小于1bar時(shí)開啟閥門，關(guān)閉加載閥。燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)，在此期間機(jī)組2個(gè)喘振控制閥全開，壓縮機(jī)打回流，透平逐漸加載并達(dá)到一定負(fù)荷后，開啟后空冷器出口閥，關(guān)閉喘振控制閥，壓縮機(jī)組啟動(dòng)完成。

4.3 空冷器的操作與控制

壓縮機(jī)1、2級(jí)出口配置空冷器（段間空冷+后空冷）天然氣溫度，空冷器由風(fēng)扇和冷卻器組成，單臺(tái)空冷器有兩臺(tái)電機(jī)，一個(gè)定頻和一個(gè)變頻。

溫控要求：段間空冷器出口溫度設(shè)置三個(gè)溫控?cái)?shù)據(jù)，滿足壓縮機(jī)2級(jí)入口溫度的要求。后空冷器出口溫度不大于50 ℃，滿足出站溫度要求。

4.4站場(chǎng)其他系統(tǒng)的操作與控制

巴佐伊壓氣站的放空系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、防喘系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、燃?xì)?柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等其他系統(tǒng)，均與標(biāo)準(zhǔn)壓氣站配置相似，不再一一贅述。

5 結(jié)束語

通過對(duì)巴佐伊壓氣站的站場(chǎng)運(yùn)行操作程序的簡(jiǎn)單介紹，可以看出，兩段背靠背式壓縮機(jī)能夠滿足不同壓力和不同流量下達(dá)到同一壓力外輸天然氣的需求，由于工藝的復(fù)雜對(duì)站控邏輯和現(xiàn)場(chǎng)操作提出較高的要求。通過投產(chǎn)及試運(yùn)行期間的鍛煉和磨合，目前巴佐伊壓氣站已順利由施工轉(zhuǎn)交至運(yùn)行，為哈薩克斯坦向中國出口天然氣提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力。

作者簡(jiǎn)介：

齊強(qiáng)國（1983- ），男，本科，中級(jí)工程師，2006年7月畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)，從事海外原油和天然氣管道投產(chǎn)運(yùn)行工作。

李愛莉（1983- ），女，專科，中級(jí)工程師，2007年畢業(yè)于河北理工大學(xué)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)。從事大型壓縮機(jī)站場(chǎng)的施工工作。

蘇文軍（1982- ），男，本科，中級(jí)審計(jì)師，注冊(cè)一級(jí)建造師，2009年3月畢業(yè)于大慶石油學(xué)院技術(shù)經(jīng)濟(jì)及管理專業(yè)，管理學(xué)碩士學(xué)位，長期從事海外油氣工程項(xiàng)目管理工作。