天然气压缩机在海上平台的选型与应用

天然气压缩机在海上平台的选型与应用

随着石油工业的发展，天然气管道广泛应用于石油工业领域。主要用于压缩和压缩伴有油田的气田生产气，并将天然气压力提高到可使用水平。然后，在处理后，作为支柱（生产）、注气（保持层压）或固定平台、主电源和fo层的燃料。本文介绍了压缩机的不同类型及各种型式压缩机的参数适用范围,并从压缩机的使用上,阐述各种型式压缩机的优缺点。对压缩机常用驱动方式进行了介绍,结合工程实例为天然气压缩机在海上平台的选型和应用进行总结和概述。1类型和使用权限1.1分类中的比率压缩机按其机件的运动形式分为两大类,即回转式压缩机和往复式压缩机。1.1.1减少气体容积回转式压缩机中包括容积式(正排量)压缩机和动力式压缩机两类。容积式压缩机是利用叶片、凸轮或螺杆的旋转将气体的容积减少,增加气体的压力的工作原理运行的。动力式压缩机则利用与此完全不同的工作原理,即利用旋转的叶片组给气体传递能量,然后将它排进扩压器中,在扩压器中气体的速度降低,气体的动能转变成静压能。1.1.2缩党内气体压缩液往复式压缩机由气缸和活塞组成,活塞在气缸中压缩缸内气体。压缩活塞形式可以是单作用也可以是双作用,并可设计成几乎在所有压力或流量下使用。因此,往复式压缩机是气体工业中使用最为普遍的机型。1.2用于天然气的泵和用途作为天然气或油田伴生气用的压缩机常用型式包括活塞式、离心式和螺杆式三种,它们的使用范围见图2。1.2.1压缩装置的影响min(18000m3/h)以下,特别适用于小流量、高排出压力的场合。通常每一级的压缩比为3:1至4:1,更高的压比会引起它的容积效率和机械效率下降,还会造成压缩机的应力过大。另外,排气温度也限制了压缩比的提高,由于机械方面的原因,通常限制排气温度在176℃以下。需特别指出的是,由于被压缩气体性质的影响,还有可能进一步限制排气温度,如天然气压缩机的排气温度就有较严格的要求。所选择的活塞式压缩机的每一级的压缩比一般不大于4:1。1.2.2机的壳体结构16~6660m3/min(850~399600m3/h),离心式压缩机的壳体分为水平剖分和垂直剖分两种形式。对于小流量的压缩机来说,水平剖分型可应用于压力在5.52~6.89MPa范围,而垂直剖分型的压缩机压力应用范围比水平剖分型的要高,如油田注气压缩机,其压力可以达到72.39MPa。1.2.3螺杆式压缩机分为两种类型：干杆式压缩机和喷油式螺钉式窒息喷油螺杆压缩机的最高排出压力可达到5MPa。1.33种类型的优缺点1.3.1复杂结构的治疗成本与回转式压缩机(螺杆式、离心式)相比,往复式压缩机的结构更为复杂,维修成本高。但是往复式压缩机的效率高,处理高压的能力强,正是由于它的两大优点,因此具有广泛的应用性,尤其是在高压和超高压时,它的优点表现得更为突出。1.3.2采用密闭剂直接传动的冷却剂,尽量利用现有统管机+冷却水剂.与往复式压缩机相比,螺杆式压缩机具有如下优势:运动部件少,取消了气阀、填料和活塞环这类易损件,节省了更换这些零部件的停工时间;不存在往复惯性力,因此允许压缩机在较高的转速下运行,压缩机结构紧凑;由于冷却润滑剂是连续流动的,允许的单级压缩比要高得多;减少或消除了流体(气体)的脉动,振动较小;可实现高转速和高压缩比,有助于最大限度地获得可用的生产功率。1.3.3根据压力和流量离心式压缩机具有输气量大、运行平稳、机组的外形尺寸小、重量轻、占地面积小、设备易损件少、使用期限长、维护保养工作量少、压缩的气体不会被润滑油污染等优点,所以对于那些要求气体流量大,气量波动幅度小,排气压力为中、低压的使用场合,很适宜选用离心式压缩机。但是当流量较小时,由于离心式压缩机的叶轮变窄,加工制造比较困难,运行时会变得不稳定,特别表现在多级压缩的情况下,因为后几级叶轮的流量更小,因此离心式压缩机的最小流量受到限制。遇到有小流量要求的场合,人们总是习惯采用活塞式或螺杆式压缩机。2轮机驱动机设计驱动设备的转速首先要与被动的压缩机的转速相匹配,尽量减少因增速或减速齿轮箱的机械损失,这样也能使机组结构简化。驱动机应优先考虑利用天然气(或油田伴生气)作为它自身的燃料,天然气发动机或燃气轮机,从能源利用上看是较为理想的,它可以省去发电、电能传输和变配电的过程和设备,还可缓解油气田供电紧张的局面,尤其是大气量,高排气压力的压缩机,功率在2500kW左右的大、中型压缩机更是如此。对于辅助系统的设备和中、小型压缩机,宜采用电动机驱动。驱动设备的额定功率应当比压缩机的轴功率大,通常应留有10~25%的裕度,以防压缩机的超载或利用空气试车之用。如选用燃气轮机或天然气发动机作为驱动机时,还应注意现场环境条件的不同和变化,功率需要进行修正。如选用电动机,压缩的气体为具有爆炸危险的气体时,电动机应具备防爆功能,防爆电动机的选型必须符合使用场所爆炸危险的等级要求。3离心式压缩机驱动机方案某海上平台项目,天然气压缩机的流量为300000m3/h(5000m3/min),入口压力7100kPaG,出口压力8900~14300kPaG,压缩比1.25~2.0。综合考虑压缩机的流量和压力,根据不同类型压缩机使用范围,宜选用离心式压缩机。同时经过计算,驱动机功率约10600kW。参照天然气压缩机驱动机选择原则:对于2500kW以上的大、中型压缩机的驱动机应优先考虑利用天然气作燃料,采用天然气发动机或燃气轮机。从能源利用上看,可以省去发电、电能输送等过程,较为有利;又可缓解油(气)供电紧张的局面。根据这一原则,优先考虑利用天然气作为燃料,考虑到该压缩机驱动机功率较大,应采用燃气轮机作为驱动机。经过上述论证,该压缩机最终型式确定为燃气轮机驱动离心式压缩机。4待解决的