雅克拉集氣處理站穩(wěn)定氣壓縮機(jī)空冷器變頻改造常小虎，賀蕾，楊剛，李寶棟（中國(guó)石化西北油田分公司雅克拉采氣廠，新疆庫(kù)車842017）輕烴回收為一體的綜合性凝析氣處理站，于2005年11月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)天然氣處理量為260x104m3/d，凝析油處理量為17x104t/a.雅克拉集氣處理站使用3臺(tái)美國(guó)庫(kù)伯公司生產(chǎn)的CFA34型穩(wěn)定氣壓縮機(jī)組，設(shè)計(jì)機(jī)組額定一級(jí)排量490m3/h，二級(jí)排量750m3/h，三級(jí)排量2000m3/h；設(shè)計(jì)一級(jí)工作壓力0.7MPa，二級(jí)工作壓力2.3MPa，三級(jí)工作壓力6.7MPa.壓縮機(jī)采用三級(jí)壓縮，冷卻方式為空冷，各級(jí)壓縮天然氣共同進(jìn)入空冷器進(jìn)行冷卻。針對(duì)穩(wěn)定氣壓縮機(jī)空冷器電機(jī)調(diào)速恒定造成的不利影響，實(shí)施壓縮機(jī)空冷器變頻改造，有效解決了3臺(tái)壓縮機(jī)空冷器存在的安全隱患、電能浪費(fèi)和產(chǎn)品收率下降等各類問題，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的平穩(wěn)高效運(yùn)行，提升了氣體處理裝置運(yùn)行時(shí)效，節(jié)約了電能，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度。建議這技術(shù)在同類油田企業(yè)推廣應(yīng)用。

　　1前言雅克拉集氣處理站位于新疆庫(kù)車縣境內(nèi)，是中國(guó)石化雅克拉一大澇壩氣田地面建設(shè)項(xiàng)目的重要組成部分，于2005年11月正式建成投產(chǎn)。雅克拉集氣處理站是集天然氣處理、凝析油穩(wěn)定和輕烴回收為一體的綜合性凝析氣處理站，設(shè)計(jì)天然氣處理雅克拉集氣處理站目前使用3臺(tái)美國(guó)庫(kù)伯公司生產(chǎn)的CFA34型穩(wěn)定氣壓縮機(jī)組，壓縮機(jī)組的作用是將凝析油處理系統(tǒng)中閃蒸出的輕組分增壓，進(jìn)入天然氣處理裝置進(jìn)行輕烴回收，是天然氣處理及輕烴回收系統(tǒng)中的重要設(shè)備。

　　設(shè)計(jì)機(jī)組額定級(jí)排量為490m3/h，二級(jí)排量為750m3/h，三級(jí)排量為2000m3/h；設(shè)計(jì)一級(jí)工作壓力為0.7MPa，二級(jí)工作壓力為2.3MPa，三級(jí)工作壓力為6.7MPa.壓縮機(jī)采用三級(jí)壓縮，冷卻方式為空冷，各級(jí)壓縮天然氣共同進(jìn)入空冷器進(jìn)行冷卻。

　　2存在問題與對(duì)策由于穩(wěn)定氣壓縮機(jī)空冷器電機(jī)轉(zhuǎn)速固定，無論冬夏，空冷器始終以額定功率和轉(zhuǎn)速運(yùn)行，設(shè)計(jì)中未考慮該地區(qū)冬夏環(huán)境溫度（冬季*低-30°C，夏季*高50C）對(duì)空冷器運(yùn)行效果的影響。盡官冬季米取了相應(yīng)保溫措施，但因空冷器沒有變頻控制，使用過程中還是存在以下問題：存在安全隱患：冬季運(yùn)行時(shí)，盡管空冷器上百葉窗全部關(guān)閉，并用膠皮蓋住，仍存在穩(wěn)定氣壓縮機(jī)因冷量過大，重組分在三級(jí)排氣管線聚集，容易使排氣管段和壓力檢測(cè)儀表發(fā)生凍堵，機(jī)組檢測(cè)不到正確的壓力值就會(huì)發(fā)出報(bào)警乃至自動(dòng)停機(jī)。頻繁停機(jī)不僅會(huì)影響機(jī)組壽命，也會(huì)對(duì)裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行造成很大影響。

　　電能浪費(fèi)嚴(yán)重：由于戈壁灘晝夜溫差大，穩(wěn)定壓縮機(jī)處于室外，受環(huán)境溫度影響較大，環(huán)境溫度低時(shí)，天然氣換熱量需求較少，而空冷器電機(jī)轉(zhuǎn)速固定，導(dǎo)致運(yùn)行過程中相當(dāng)多的能量從風(fēng)門、擋板中損失，造成不必要的電能浪費(fèi)。

　　產(chǎn)品收率下降：當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，會(huì)使天然氣中大量的水分未充分冷凝而直接進(jìn)入干燥單元，導(dǎo)致原本超負(fù)荷運(yùn)行的分子篩吸附效果降低，從而影響干燥、深冷單元平穩(wěn)運(yùn)行，降低輕烴、液化氣收率。受環(huán)境溫度影響，穩(wěn)定氣壓縮機(jī)組頻繁停機(jī)也會(huì)導(dǎo)致天然氣大量放空，造成不必要的能源浪和裝置運(yùn)行與節(jié)能工作。E-mail費(fèi)及環(huán)境污染。

　　根據(jù)穩(wěn)定氣壓縮機(jī)空冷器運(yùn)行現(xiàn)狀，以減少用電量、優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行、保障裝置平穩(wěn)運(yùn)行為目的，對(duì)壓縮機(jī)空冷器進(jìn)行變頻改造。按照現(xiàn)場(chǎng)操作要求，空冷器風(fēng)機(jī)采用自動(dòng)控制方式進(jìn)行變頻控制。

　　2.1變頻改造思路采用單閉環(huán)控制系統(tǒng)，以壓縮后天然氣的*佳運(yùn)行溫度界對(duì)應(yīng)的控制值為給定信號(hào)Xs，天然氣實(shí)際溫度值YT經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換成反饋信號(hào)XF.對(duì)給定信號(hào)Xs和反饋信號(hào)XF的偏差值A(chǔ)T進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸出給變頻器。變頻器根據(jù)運(yùn)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)以頻率方變速運(yùn)行，通過調(diào)整風(fēng)量大小來改變工藝氣溫度。Rt為外界溫度干擾。溫度高時(shí)變頻器輸出頻率增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速增加；溫度低時(shí)變頻器輸出頻率減小，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低。變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如所示。

　　2.2變頻系統(tǒng)電路穩(wěn)定氣壓縮機(jī)空冷器電機(jī)采用“變頻”和“非變頻”兩種運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)”和“手動(dòng)”兩種控制模式，若一種模式出現(xiàn)故障，可及時(shí)切換成另一種模式，減少不必要的停機(jī)。其電路原理如所示。

　　2.3實(shí)施變頻改造雅克拉集氣處理站分別為3臺(tái)穩(wěn)定氣壓縮機(jī)空冷器安裝變頻器，并將變頻器控制組態(tài)引入已建DCS系統(tǒng)，中控根據(jù)環(huán)境溫度變化情況，給出控制信號(hào)，通過控制變頻器輸出的電壓和頻率改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到減少空冷器冷量的目的，在確保穩(wěn)定氣壓縮機(jī)冬季運(yùn)行平穩(wěn)，減少用電量的同時(shí)，避免因停機(jī)導(dǎo)致的天然氣放空。

　　3實(shí)施效果2012年8月，對(duì)穩(wěn)定氣壓縮機(jī)空冷器變頻改造后，消除了因冬季氣溫低造成的排氣管段和壓力檢測(cè)凍堵而產(chǎn)生的安全隱患。天然氣溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，保障了天然氣處理裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

　　采用變頻控制后，至2013年2月，已節(jié)約電能節(jié)約電費(fèi)2.668萬元。同時(shí)，減少了異常停機(jī)帶來的天然氣放空15x104m3，增加了輕烴、液化氣收率，明顯降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

　　4結(jié)論針對(duì)雅克拉集氣處理站穩(wěn)定氣壓縮機(jī)空冷器電機(jī)調(diào)速恒定造成的不利影響，實(shí)施了壓縮機(jī)空冷器變頻改造。實(shí)踐證明，有效解決了3臺(tái)壓縮機(jī)空冷器存在的安全隱患、電能浪費(fèi)和產(chǎn)品收率下降等各類問題，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的平穩(wěn)高效運(yùn)行，提升了氣體處理裝置運(yùn)行時(shí)效，節(jié)約了電能，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度。建議這一技術(shù)在同類油田企業(yè)推廣應(yīng)用。