李玨琦 劉松 李生德

【摘要】天然氣以其儲量大，利用效率高、經(jīng)濟性能好、清潔無污染，廣受世界各國的青睞。天然氣消費已經(jīng)在世界能源結(jié)構(gòu)中占比達到25%以上。在國內(nèi)市場，隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對于天然氣的消耗量也在迅速提高。為了緩解中國經(jīng)濟升級轉(zhuǎn)型和能源需求結(jié)構(gòu)變革的需要，緩解未來很長一段時間我國對于能源的需求矛盾，離心壓縮機技術(shù)在天然氣儲運工程中的應(yīng)用就顯得格外重要了。本文從實際情況入手，分析了當(dāng)前的形式和離心壓縮機技術(shù)的應(yīng)用，旨在拋磚引玉，更深入的開展技術(shù)研究。

【關(guān)鍵詞】離心壓縮機;天然氣;儲運;工程;應(yīng)用

一、 天然氣資源現(xiàn)狀及輸送方式

我國天然氣資源主要分布在中西部地區(qū)，有廣泛的開采前景，而應(yīng)用消費市場主要分布在東部經(jīng)濟活躍地區(qū)。一東一西是能源開采與消費之間的供需矛盾的體現(xiàn)，因此有必要開展長距離輸送方式、工程技術(shù)的研究與應(yīng)用建設(shè)工作。

目前，天然氣儲運的方式主要包括兩種：一種是通過長輸管網(wǎng)進行長距離大氣量的輸送，這種工藝最大的好處就是傳輸量大，能夠滿足城市用氣的連續(xù)性和安全保障性。另一種是將氣田產(chǎn)出的天然氣經(jīng)過凈化制冷技術(shù)，將天然氣通過降溫的手段進行形態(tài)的改變，以液態(tài)的形式進行壓縮儲運，利用海路優(yōu)勢相結(jié)合的方式，確保長距離輸送以及覆蓋面的擴大。再有就是小型液化裝置的應(yīng)用，主要應(yīng)用于城市用氣調(diào)峰。

二、 天然氣管道輸送工程建設(shè)情況

國際上長輸管網(wǎng)壓縮機的研制開始于上世紀(jì)七十年代，目前，制造商主要以美國GE、西門子公司的設(shè)備裝備為主，主要集中在歐美廠家。

中國常數(shù)管網(wǎng)建設(shè)比較晚，同時管網(wǎng)壓縮機研制工作起步也比較晚，2007年以前，國內(nèi)管網(wǎng)輸送用壓縮機全部依靠進口。之后，沈鼓集團與美國GE合作，開發(fā)出國內(nèi)第一臺管道輸送離心機壓縮機組，應(yīng)用于西氣東輸工程定遠站。隨后，總結(jié)經(jīng)驗，經(jīng)過系列攻關(guān)和技術(shù)突破，2009年開始，陸續(xù)有10臺自主研制的常數(shù)管網(wǎng)壓縮機投入到西氣東輸工程中。

直至目前，中國長輸管網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)建成的包括陜京一線二線、川氣、西氣東輸一線等工程。目前在建設(shè)應(yīng)用的還有西氣東輸二線三線、中亞線以及西氣東輸四、五、六、七線管網(wǎng)建設(shè)工程。

三、離心壓縮機在天然氣儲運工程上的應(yīng)用原理

離心式壓縮機在天然氣的運輸以及存儲上，其工作的原理是利用主軸帶動葉片旋轉(zhuǎn)，進而讓氣體直接進入到壓縮機，通過離心力將氣體甩出出口，而隨著離心力的逐步增大，氣流被甩出的速度也會逐步的增高，壓力升高直接從第一級進入了第二級，實現(xiàn)了多級壓縮的效果使得天然氣在運輸時的運輸質(zhì)量以及運輸效果更高。

在進行天然氣的運輸時，需要根據(jù)天然氣的含量不同，提供不同的壓力，滿足天然氣在輸送時的壓力目標(biāo)。但是現(xiàn)階段在使用天然氣中，由于其本身的特點導(dǎo)致在運輸?shù)倪^程中損耗過大，天然氣的使用質(zhì)量無法得到提升，降低運輸過程中的損耗，同時提高天然氣的運輸效果則是天然氣運輸中的重點，利用離心式壓縮機可以滿足這一要求。

四、天然氣管道輸送用壓縮機技術(shù)

由于管道壓縮機要長期在野外服役，就必須考慮到惡劣環(huán)境的影響，例如防沙、防腐蝕、易燃易爆等各方面情況，管網(wǎng)離心壓縮機還必須具備惡劣環(huán)境下的數(shù)據(jù)遠傳自動化控制技術(shù)，確保長期穩(wěn)定可靠運行和寬范圍的流量自適應(yīng)和高效運行要求。因此，開展管道壓縮機技術(shù)的研究設(shè)計到多個學(xué)科，是一項系統(tǒng)性、復(fù)雜性和集成性相對較高的多學(xué)科交叉高集成度自動化控制技術(shù)。

1、壓縮機控制數(shù)字管道完整性技術(shù)

數(shù)字化管網(wǎng)建設(shè)的核心內(nèi)容是貫穿于管道全生命周期的數(shù)據(jù)庫建設(shè)和快速響應(yīng)機制。這一技術(shù)不僅含蓋了設(shè)計的初始階段、勘查，還包括建設(shè)階段的施工數(shù)據(jù)，積累了長輸管網(wǎng)運營期間個設(shè)備設(shè)施的運行參數(shù)信息，從而為數(shù)據(jù)挖掘提供數(shù)據(jù)支撐，為后期技術(shù)人員、專家分析管道完整性情況提供決策支持。

2、壓縮機高效長周期運行技術(shù)

高效長周期運行技術(shù)，主要是針對進、出氣結(jié)構(gòu)的研究優(yōu)化，通過對小間隙低泄漏平衡盤密封結(jié)構(gòu)的研究和模型級的開發(fā)，從而實現(xiàn)低能頭、寬工況管網(wǎng)壓縮機專用模型級的應(yīng)用要求，并通過高精度計算和可靠性技術(shù)結(jié)構(gòu)計算分析，以及應(yīng)用過程中的數(shù)字化管控和報警機制，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時分析和采集。

3、多級并聯(lián)控制技術(shù)

多級并聯(lián)控制技術(shù)，是利用自動化程控芯片技術(shù)將數(shù)據(jù)實時采集后，通過計算機后臺分析，得出當(dāng)前的管網(wǎng)長輸要求和能力極限等之間的關(guān)系問題，通過多級集群控制技術(shù)與備用級聯(lián)控制實現(xiàn)全周期的自動化控制，自行調(diào)節(jié)多機組的自動加載、并網(wǎng)和卸載控制，實現(xiàn)對遠端的調(diào)節(jié)、輸送和監(jiān)測功能，滿足不同時段對于能源的需求，實現(xiàn)調(diào)峰的作用。

五、未來天然氣儲運用離心機技術(shù)發(fā)展思路

根據(jù)我國能源的需求實際，未來十年，我國將建成橫跨東西、縱貫?zāi)媳钡奶烊粴饩W(wǎng)絡(luò)格局，并且會出現(xiàn)多氣源分布、國內(nèi)國外聯(lián)動的供氣格局。這就要求在新一批管網(wǎng)建設(shè)和LNG壓縮接收過程中，形成自適應(yīng)和數(shù)字化新技術(shù)應(yīng)用的天然氣儲運工程壓縮機技術(shù)，并對現(xiàn)有技術(shù)裝備進行優(yōu)化改造升級。

六、結(jié)束語

綜上所述，利用離心式壓縮機既能夠滿足我國對于能源的使用需求，同時也可以提高運輸?shù)恼w效果，防止天然氣在運輸時其損耗過大，使用質(zhì)量不佳。在使用離心式壓縮機的過程中，需要了解其使用的方式、使用的步驟，嚴(yán)格的按照我國相關(guān)的操作規(guī)范進行工作，防止由于工作人員的人為因素導(dǎo)致其機器的使用出現(xiàn)問題，無法滿足使用的需求。還需要定期對離心式壓縮機進行維護、管理，防止由于出現(xiàn)故障沒有及時的進行解決導(dǎo)致其使用質(zhì)量不佳。

參考文獻

[1]蓋州壓氣站防喘振控制與負荷分配[J]. 余冬，王寧，張菲，王凱濛，夏秀占，潘志榆，郭士煜. ?油氣儲運. 2019（11）

[2]天然氣管道壓氣站一鍵啟停站控制技術(shù)[J]. 王振聲，董紅軍，張世斌，趙國輝，張舒，余冬，賈立東，王寧. ?油氣儲運. 2019（09）

[3]天然氣長輸管道集成式壓縮機關(guān)鍵技術(shù)研究進展[J]. 張平，古自強，劉小龍，張曉松，韓亮，劉忠. ?油氣儲運. 2018（11）

[4]壓縮機組PLC控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化升級改造方案[J]. 錢迪，鄭會，張沛，劉建臣，趙洪亮，菅秀洋，亓呈文. ?油氣儲運. 2018（01）