壓縮機(jī)空冷器技術(shù)改造

楊春社 王 勇 沈雁飛

（1.新疆吐哈油田丘東采油廠 新疆鄯善 2.吐哈油田吐魯番采油廠 新疆鄯善）

美國(guó)GE公司生產(chǎn)的ES604型往復(fù)式壓縮機(jī)，三級(jí)壓縮，氣缸采用水冷，工藝氣為壓縮后冷卻方式，采用空冷器冷卻。（圖1）。壓縮機(jī)用于氣舉增壓采油，將從井口來的天然氣經(jīng)過初步分離，經(jīng)壓縮機(jī)增壓，注入到采油井中采油。

圖1 壓縮機(jī)工藝流程圖

油田有7臺(tái)ES604型往復(fù)式壓縮機(jī)于2013年投產(chǎn)運(yùn)行。運(yùn)行初期，由于氣舉采油措施沒完全到位,對(duì)氣量需求較少，加上備用機(jī)組較多，壓縮機(jī)的回流閥開度很大，單臺(tái)機(jī)組的處理量一直很小，機(jī)組基本處于低負(fù)荷，低效率運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。隨著油田天然氣注氣吞吐和氣舉等各種增產(chǎn)工藝的實(shí)施，壓縮天然氣的需求量不斷增大，壓力不斷提高，這就對(duì)站上的幾套機(jī)組的供氣能力，提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。需要關(guān)小壓縮機(jī)回流調(diào)節(jié)閥，增大壓縮機(jī)的排氣量來滿足現(xiàn)場(chǎng)的供氣需求。

一、問題

壓縮機(jī)開啟后準(zhǔn)備帶載運(yùn)行時(shí)，隨著回流閥的關(guān)小，壓縮機(jī)的各級(jí)排氣壓力迅速升高，各級(jí)排氣溫度也快速升高。當(dāng)回流閥關(guān)小到一定程度時(shí)，一級(jí)后冷卻溫度，一二級(jí)排氣溫度持續(xù)上升，接近報(bào)警停車值。特別是當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，這一現(xiàn)狀尤為明顯。

圖2 空冷器改造方案

表1 壓縮機(jī)組運(yùn)行參數(shù)

表1為某臺(tái)壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，可以看出，壓縮機(jī)的進(jìn)排氣溫度都偏高,尤其一二級(jí)排氣溫度和一級(jí)冷卻后溫度,都接近或超過了報(bào)警值。為了防止壓縮機(jī)因?yàn)榕艢鉁囟雀咄C(jī),機(jī)組運(yùn)行中只好采取開大回流閥的方式來控制壓縮機(jī)進(jìn)排氣溫度。在31℃的環(huán)境溫度中，當(dāng)回流閥開度＞25%時(shí)，壓縮機(jī)一二級(jí)排氣溫度才不至于報(bào)警停機(jī)，才能勉強(qiáng)維持正常運(yùn)行。但在41℃的環(huán)境溫度中，要維持機(jī)組正常運(yùn)行，回流閥開度就需要＞35%。但回流閥開度越大，排氣量會(huì)越低，為了不造成壓縮機(jī)因?yàn)榕艢鉁囟冗^高報(bào)警停機(jī)，實(shí)際運(yùn)行中操作人員只能通過控制回流閥開度大小,即犧牲壓縮機(jī)排量的方法來控制壓縮機(jī)溫度。這樣就造成壓縮機(jī)排氣量嚴(yán)重不足，排氣壓力始終上不去，嚴(yán)重影響了油田的正常生產(chǎn)。

站上的維護(hù)人員做了很多努力，曾試圖通過調(diào)整風(fēng)扇葉片角度，調(diào)整缸頭余隙，清洗散熱片，疏通散熱管線，場(chǎng)地管線灑水冷卻等等辦法和措施，但問題依舊不能解決。

二、技術(shù)改造

圖3 空冷器改造過程

（1）技術(shù)分析。技術(shù)人員用測(cè)溫槍逐點(diǎn)對(duì)空冷器的管束進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)空冷器內(nèi)氣流的走向（圖2），從而確認(rèn)空冷器管束的排列布置方式。針對(duì)此空冷器排列布置，仔細(xì)查閱了壓縮機(jī)組工藝氣空冷器的使用及結(jié)構(gòu)情況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推測(cè)其冷熱風(fēng)的走向在排列結(jié)構(gòu)上存在改進(jìn)提高散熱效率的可能性，于是提出了改進(jìn)建議。

（2）技術(shù)設(shè)想。通過更改空冷器內(nèi)橫隔板的位置和方向，將原來的左右排散熱結(jié)構(gòu)改為上下排散熱結(jié)構(gòu)，熱排在上冷排在下，充分利用風(fēng)機(jī)自下而上的冷空氣給空冷器風(fēng)冷散熱，見圖2。

（3）技術(shù)改造。為了驗(yàn)證方案的有效性和可行性，決定先對(duì)一級(jí)空冷器進(jìn)行改造，為了節(jié)省彎頭，管材，簡(jiǎn)化施工難度，將進(jìn)口管道從箱體內(nèi)部直接延伸到上部熱風(fēng)腔體內(nèi)，同時(shí)采用雙層隔板加保溫棉，使高溫天然氣經(jīng)過右側(cè)封頭腔體直接通向上層管束，形成“7”字形隔板改進(jìn)方案（圖3）。使得該方案進(jìn)一步簡(jiǎn)化了施工難度，還防止了熱量通過隔板熱傳遞加熱旁邊腔體內(nèi)冷卻后的天然氣。

表2 機(jī)組改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比

三、改造效果

改造前后壓縮機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)做了對(duì)比見表2。改造后，在壓縮天然氣相同排量下一級(jí)后冷卻溫度已經(jīng)由原來的69℃下降到了52℃，遠(yuǎn)低于報(bào)警溫度。二級(jí)排氣溫度也大幅下降，各級(jí)進(jìn)排氣溫度都得到了有效控制。

四、結(jié)語(yǔ)

空冷器對(duì)壓縮機(jī)的工藝氣和冷卻液起著散熱和降溫作用，是壓縮機(jī)的重要配套設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行中，由于冷卻能力較差，造成工藝氣排氣溫度降不下來，各級(jí)排氣溫度偏高，只能通過犧牲排氣量的手段維持機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象嚴(yán)重影響了壓縮機(jī)的工作效率，通過對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行工況的了解和深入調(diào)查，以及對(duì)空冷器結(jié)構(gòu)排列方式的分析研究，深挖降溫增效措施，制定出了一套行之有效的改造方案和措施，并加以實(shí)施，取得了顯著的效果。