負壓螺桿壓縮機組冷卻系統(tǒng)設計與應用

楊海文 陳炎 王健 周敬偉 （中原油田分公司采油四廠，河南 濮陽 457001）

1 改造前存在的問題

1.1 壓縮機組內部、出口管網(wǎng)結垢嚴重

長期以來負壓螺桿壓縮機一直使用水源井來水作為機組冷卻用水。冷卻水由于未經(jīng)過處理，不但硬度較高，而且濁度也非常高，其中的礦化物和雜質形成致密鈣化物的分布在壓縮機內部及出口處。出口直徑由100cm縮減為只有60多cm，經(jīng)測量結垢厚度最嚴重處已達19.5cm，結垢現(xiàn)象非常嚴重。

1.2 運行電流逐漸增高

由于冷卻水中礦化物和雜質含量高，在長期運行過程中形成的鈣化物附著在壓縮腔內壁、陰陽轉子表面，致使主機在運轉過程中部件間隙過小，運行電流呈逐漸上升趨勢；新機投運時電流一般120A左右，由于機組長期運行，內部結垢越來越嚴重，電流最高上升到156A，造成耗電上升，每年多耗電122990 KWh,折合電費9.777萬元。

1.3 經(jīng)常故障性停機

隨著機組累計運行時間增加，內部結垢越來越嚴重，機體內部運轉間隙過小，造成主機排溫難以控制，很多時候必須打開噴淋補水才能將排溫控制到規(guī)定值以內，但在打開噴淋的同時又增加了設備負載，增大了能耗，造成過載停機。停機后機組因內部結垢卡死，有時需用弱酸浸泡1-2天時間才能解卡，2013年累計停機11次，影響輕油產量76.67噸。

2 取得的主要技術創(chuàng)新成果

2.1 改造設計思路

我們認為機組冷卻水硬度過高是造成機組頻繁停機的主要原因，通過對工藝流程分析，決定將分水罐分離出的閃蒸水作為冷卻水水源，閃蒸水經(jīng)過化驗分析，達到軟化水硬度指標，符合設備冷卻用水要求。從分水罐的切水器降水引出后經(jīng)過離心泵增壓和換熱冷卻后即可進入壓縮機組進行冷卻使用。

2.2 技術創(chuàng)新點

2.2.1 采用閃蒸水作為水源

原油經(jīng)過加熱爐加熱進入穩(wěn)定塔后，在負壓作用下?lián)]發(fā)出輕烴組分和水蒸氣，從而起到穩(wěn)定原油和降低含水的目的。輕烴組分和水蒸氣經(jīng)過壓縮機和冷凝器后凝析進入分水罐，通過重力沉降，水從分水罐底部被排出。分水罐排出的水中有相當一部分是從穩(wěn)定塔抽出的水蒸氣凝析的閃蒸水，其硬度很低且無雜質，這部分水在日常都是直接排放掉了，但如果合理利用，卻是理想的冷卻水源，只需進行簡單換熱后即可用來對機組進行冷卻，因此采用閃蒸水作為冷卻水源是我們改造的主要技術創(chuàng)新點。

2.2.2 降低了供水能耗

改造前因為冷卻水壓力要求在0.4MPa以上，原有的來水壓力遠不能滿足要求。因此采用一臺配套功率為7.5KW的單級單吸離心泵供壓縮機冷卻水增壓使用。冷卻水量經(jīng)過測量每小時平均達到16立方米。改造后，分水罐出水壓力達到0.2-0.25MPa遠高于原有來水壓力，因此無需消耗大功率設備增壓，使用一臺3KW的管道泵即可滿足生產需求，從而降低了供水能耗，同時又降低了電耗。

3 現(xiàn)場應用效果分析

3.1 現(xiàn)場改造工作量

2014年5月我們組織負壓螺桿壓縮機組冷卻水系統(tǒng)進行施工改造，主要改造工作量為：

3.1.1 鋪設冷卻水流程。流程由管線將兩座分水罐切水器排污出口連接后，經(jīng)過管道泵、換熱器后連入兩臺壓縮機主機水分配器，總長44米.

3.1.2 安裝3Kw管道流程泵1臺。

3.1.3 安裝冷卻換熱器

3.2 現(xiàn)場應用效果

3.2.1 由于采用了水質硬度達標的冷卻水源，消除了機組內部現(xiàn)象

2014年6月改造完成以后，我們分別從管道泵出口處取樣檢測冷卻水的硬度和濁度，指標均為0.1，改造后冷卻水水質得到了根本性改善。經(jīng)過4個月的運行，2014年10月14日，打開壓縮機出口進行檢查，未發(fā)現(xiàn)結垢情況，機組內部結垢問題得到徹底解決。

3.2.2 機組運行電流明顯下降

改造以后，壓縮機運行電流為122A，改造前下降了34A，運行電流下降了22%，機組運行效率提高了8.34%.機組效率大幅提高。

3.2.3 延長了機組使用壽命

改造后截止12月初，壓縮機連續(xù)運行進6個月沒有發(fā)生一起故障停機，各項運行參數(shù)也從改造后就有了一定幅度的下降。運行電流穩(wěn)定在122A左右，接近新機安裝時的運行電流，排溫從75℃降低到了62℃，潤滑油溫從52℃下降到了46℃。1#負壓機已經(jīng)累計運行16078小時，預計設備累計運行能達到30000小時，將設備使用壽命延長了2倍。

3.3 取得的效益

3.3.1 經(jīng)濟效益

3.3.1.1 投入費用投入1.11萬元。

3.3.1.2 產出計算

合計產出 180.1625萬元

創(chuàng)效=產出-投入=180.1625-1.11=179.0525萬元

3.3.2 社會效益

2014年6月改造完成以后沒有發(fā)生一起故障停機，原油穩(wěn)定和輕烴生產的穩(wěn)定性和連續(xù)性得到了充分保障。改造前每次停機以后由于機內間隙小，造成機內轉子和腔體卡死無法盤機，需要冷卻、弱酸浸泡一段時間后人工進行強制盤機，勞動強度非常大。現(xiàn)在停機后即可輕松進行盤機，既節(jié)約了時間又大大降低了勞動強度。

4 推廣應用前景

此項改造成果在污水站大型注水設備、壓縮機冷卻方面有著廣闊的應用前景，在中油油田各采油廠聯(lián)合站原油處理穩(wěn)定系統(tǒng)均有推廣應用前景。

[1]陳浩.淺談單機雙級螺桿壓縮機制冷系統(tǒng)的應用[J].中國新技術新產品,2012,(10):124.

[2]張衛(wèi)東.螺桿壓縮機常見故障及處理方式[J].企業(yè)家天地月刊,2012,(2):80.