基于天然氣壓縮機(jī)相關(guān)流程升級改造中的幾點(diǎn)建議

李新東

[中海石油（中國）有限公司天津分公司渤南作業(yè)公司 天津 300459]

海上平臺天然氣壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)換熱器被貝殼類海生物堵塞的情況，導(dǎo)致?lián)Q熱效率逐步下降。為了解決這一問題，通過對相關(guān)流程進(jìn)行充分分析，提出對天然氣壓縮機(jī)相關(guān)流程進(jìn)行升級改造，以適應(yīng)相應(yīng)工況。

天然氣壓縮機(jī)的海水流程主要是海水通過潛水泵加壓后進(jìn)入海水主過濾器，水草及較大海生物被過濾后留在濾網(wǎng)內(nèi)部；其余小顆粒等隨著海水一起進(jìn)入到換熱器中，并通過換熱器的管程排出撬外。如果海水系統(tǒng)中外加的防海生物裝置失去作用，則一部分貝殼類海生物的卵就會附著到管壁緩流區(qū)，并隨著時間推移逐漸長大。當(dāng)海水壓力出現(xiàn)波動時，就會發(fā)生脫落，最后到達(dá)換熱器內(nèi)部堵塞封頭及管程，導(dǎo)致海水流量降低，影響換熱器的熱效率［1］。

天然氣壓縮機(jī)相關(guān)流程升級改造的內(nèi)容主要包括換熱器海水進(jìn)口加裝進(jìn)口濾器、換熱器封頭升級、海水主過濾器加裝電解銅鋁電極、加裝末端沖洗管線等。通過對升級改造方案的優(yōu)化對比，找出更加適宜的措施，既節(jié)約費(fèi)用，又能夠發(fā)揮作用。

目前，通過對海水主過濾器加裝電解銅鋁電極，能夠快速直接地預(yù)防海生物在管線內(nèi)部生長；加裝末端沖洗管線也能夠?qū)⒐芫€內(nèi)沉積的泥沙和脫落的部分貝殼類物質(zhì)排出，并通過開關(guān)排放閥門使海水壓力波動，進(jìn)而沖洗管壁上即將脫落的貝殼類物質(zhì)。

本文將圍繞換熱器海水進(jìn)口加裝進(jìn)口濾器的優(yōu)缺點(diǎn)、天然氣壓縮機(jī)前加裝總濾器和分體濾器的優(yōu)缺點(diǎn)，以及對換熱器封頭升級改造中更換為直通式和快開盲板式封頭的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析對比，提出相對合理的意見，形成一套最優(yōu)方案。

1 加裝海水濾器的優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 加裝濾器的優(yōu)點(diǎn)

能夠快速解決目前海生物對各平臺壓縮機(jī)造成的困擾，加裝濾器后，可形成一道攔截屏障，阻止當(dāng)前管壁存在的海生物進(jìn)入換熱器；同時，當(dāng)電解銅鋁失去作用時，能阻止管線內(nèi)再次生長的海生物進(jìn)入換熱器，從而減少換熱器的清洗次數(shù)。

能夠減少換熱器清洗的頻次。沒有加濾器之前，換熱器一年清洗1～2 次；加裝完濾器后，2 年多時間里，沒有清洗過換熱器。海生物經(jīng)常堵塞換熱器海水進(jìn)口單流閥，需要定期對一級和二級單流閥進(jìn)行清理。最頻繁時，需要每天倒運(yùn)壓縮機(jī)3～4 次。加裝濾器后，至今2 年未清理過，效果比較明顯。

加濾器能夠提前過濾掉大體積的海生物，小體積的海生物隨著海水的擾動和沖刷，通過U型盤管內(nèi)部排放至換熱器出口［2］。

能夠方便地觀察管壁上脫落海生物的數(shù)量，可以客觀地反映管壁海生物脫落易發(fā)時間點(diǎn)和海生物的生長情況。

1.2 加裝濾器的缺點(diǎn)

增加了海水的流動阻力，對海水有一定的限流作用。

濾器及外殼如材質(zhì)不合格，容易造成腐蝕，導(dǎo)致濾器泄漏和濾芯損壞。

閥門檢修量增加。由于閥門數(shù)量多，如果損壞,則檢修工作量會增加。占用部分外委費(fèi)用，使費(fèi)用總量增加，同時增加清洗濾器的頻次。

1.3 總結(jié)對比

加裝濾器能夠形成一道攔截屏障，阻止當(dāng)前管壁存在的海生物進(jìn)入換熱器；同時，當(dāng)電解銅鋁失去作用時，也能阻止管線內(nèi)再次生長的海生物進(jìn)入換熱器，從而減少換熱器的清洗次數(shù)。

加裝濾器后，能夠減少換熱器清洗的頻次和過濾大體積的海生物［3］，從而防止海水進(jìn)口單流閥處的堵塞。

1.4 加裝濾器的一些建議

濾器制作時，需要采用耐海水腐蝕的材質(zhì)。濾芯骨架、內(nèi)襯濾網(wǎng)的孔徑都應(yīng)小于換熱器盤管的內(nèi)直徑。濾器安裝在天然氣壓縮機(jī)撬外甲板上，同時與甲板之間不進(jìn)行焊接，目的是為壓縮機(jī)電機(jī)檢修預(yù)留轉(zhuǎn)運(yùn)空間。濾器可使用1 個籃式濾器和1 個Y型濾器組合，從而降低費(fèi)用和節(jié)約空間。濾器頂部建議使用快開式頂蓋，方便拆裝。根據(jù)現(xiàn)場空間大小，選擇濾器安裝到海水系統(tǒng)SDV閥前后。

2 加裝總濾器和分體濾器的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 加裝總濾器的優(yōu)點(diǎn)

總價格低，通常壓縮機(jī)海水總管直徑為19.98 cm（或26.64 cm），每臺壓縮機(jī)前的管線直徑為13.32 cm。如果將濾器加裝到總管上，則只需要2 個19.98 cm的濾器和4 個19.98 cm 的球閥；而每臺壓縮機(jī)單獨(dú)加裝濾器（假設(shè)有3 臺天然氣壓縮機(jī)）需要6 臺13.32 cm的濾器和12 個13.32 cm的球閥，所以總濾器成本降低。

施工時間短，工作量少，總工時減少。

2.2 加裝總濾器的缺點(diǎn)

不能過濾總濾器出口至每臺壓縮機(jī)進(jìn)口管線內(nèi)附著的海生物，這部分貝殼類海生物會被沖到換熱器內(nèi)部或海水進(jìn)口的單流閥處。

總濾器加裝位置高，一般壓縮機(jī)海水總管線在壓縮機(jī)的下一層甲板反底高空處，如果濾器加到高空，則需要在高空加裝操作平臺，并加裝一套排放管線，成本會提高，也會造成人員清洗濾器困難；如果將濾器管線從甲板下部反向引至甲板上部，則會形成很大的“N”型彎，導(dǎo)致濾器前部的管線內(nèi)淤積海生物，同時也要考慮甲板空間是否有合適位置安裝濾器。

總濾器損壞或堵塞會影響壓縮機(jī)運(yùn)行?？倿V器中的2 個濾器一旦有1 個損壞或泄漏，就只能使用1 個濾器。如果此濾器也堵塞，則所有壓縮機(jī)都不能使用，導(dǎo)致透平切為柴油模式，造成柴油的浪費(fèi)，進(jìn)而增加另一項(xiàng)費(fèi)用支出。

單個濾芯重量大，拆卸搬運(yùn)速度慢。濾器頂部如選用快拆式濾器頂蓋，從爬上操作平臺、拆裝清洗，到爬下操作平臺，單人操作最少需要10 min左右。

更換總濾器進(jìn)、出口閥門時，需要將透平切換為柴油模式運(yùn)行。進(jìn)、出口閥門損壞時，需要停止運(yùn)行所有壓縮機(jī)才能更換。

2.3 加裝單獨(dú)濾器的優(yōu)點(diǎn)

控制單臺壓縮機(jī)，不影響其他壓縮機(jī)運(yùn)行。即使海水系統(tǒng)電解銅鋁裝置失去作用，也會攔截管壁上掉落的海生物，不至于到達(dá)流程后部堵塞換熱器。

濾器體積小巧，拆裝方便。濾器頂部如選用快拆式濾器頂蓋，由于13.32 cm濾器體積小，所以濾芯拆裝過程單人操作只需要5 min左右。

濾芯本身成本較低，在后期制作濾芯時，由于所選體積小，所以使用成本更低。

更換濾器出口閥門時，不需要透平切換柴油模式運(yùn)行。如果濾器裝到海水管線上的SDV閥前，出口閥門損壞時，只需要倒運(yùn)壓縮機(jī)即可；如果濾器裝到海水管線上的SDV閥后，進(jìn)、出口閥門更換都不需要切柴油（濾器裝到SDV閥后會影響人員進(jìn)出壓縮機(jī)撬及壓縮機(jī)電機(jī)的吊裝）。

2.4 加裝單獨(dú)濾器的缺點(diǎn)

加裝濾器越多，成本越高。所用材料全部使用耐海水腐蝕材質(zhì)，總價高。

2.5 總結(jié)對比

價格對比：加裝總濾器，總價格約為20 萬元左右；加裝單獨(dú)濾器，每臺壓縮機(jī)預(yù)計(jì)12 萬元左右，3 臺壓縮機(jī)預(yù)計(jì)36 萬元左右。雖然費(fèi)用相差10 萬余元，但是加裝單獨(dú)濾器后人員操作快速、安全方便。清洗難易程度對比：后期清洗濾器時，總濾器清洗費(fèi)時費(fèi)力，單獨(dú)濾器快速簡單。后期節(jié)約柴油對比：后期更換閥門時，加裝單獨(dú)濾器能夠節(jié)約柴油。

2.6 加裝單獨(dú)濾器時的一些建議

濾器可使用1 個籃式濾器和1 個Y型濾器組合，從而降低費(fèi)用和節(jié)約空間?；@式濾器一直作為主濾器，需要清洗時，只需倒運(yùn)至Y型濾器，即可清洗籃式濾器。清洗完成后，立刻倒運(yùn)至籃式濾器。然后檢查Y型濾器內(nèi)部是否有海生物，如沒有，則可繼續(xù)作為備用。如濾器加裝在海水系統(tǒng)SDV閥前，則濾器入口可使用密封性好的球閥，出口可使用對夾式蝶閥，以減少費(fèi)用；如濾器加裝在海水系統(tǒng)SDV閥后，濾器入口和出口都可使用對夾式蝶閥，以減少整體費(fèi)用。所以要根據(jù)每臺壓縮機(jī)的空間來決定采取何種方案（如果將濾器裝到SDV閥后，會影響人員進(jìn)出壓縮機(jī)撬及壓縮機(jī)電機(jī)的吊裝）。安裝前期，需要定期檢查籃式濾器內(nèi)的海生物情況。根據(jù)實(shí)際情況確定濾器清洗頻次。排放口使用3.33 cm軟管引至地漏即可，不需額外加裝排放管線。濾器頂部使用快開式頂蓋，方便快速拆裝。

3 換熱器封頭更換為直通式和快開盲板式的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 更換直通式的優(yōu)點(diǎn)

堵塞時，疏通方便，能夠從冷卻器一側(cè)通至另一側(cè)。清洗方便，清洗路徑短。

燃?xì)獠课徊蝗菀桩a(chǎn)生外漏，由于燃?xì)庾咔顺?，且撬程為封閉狀態(tài)，所以拆卸封頭時，不影響燃?xì)庖粋?cè)。

3.2 更換直通式的缺點(diǎn)

費(fèi)用高昂，每臺壓縮機(jī)有2 臺冷卻器，更換一臺冷卻器的價格為30 萬元左右，所以一臺壓縮機(jī)需要60 萬元。

更為煩瑣，清洗時，需要拆卸的螺絲更多。

3.3 更換快開盲板式的優(yōu)點(diǎn)

快速拆卸，能夠快速拆除海水側(cè)的盲板，不用拆除燃?xì)鈧?cè)螺栓及海水進(jìn)出口管線。

能夠減少清洗換熱器的工作量，同時將外委轉(zhuǎn)化成自檢自修，節(jié)約每年的外委費(fèi)用。

更換封頭費(fèi)用低，由于封頭為鈦合金，每個封頭費(fèi)用約10 萬元左右，所以一臺壓縮機(jī)需要20 萬元。

能夠減少外委清洗的次數(shù)，將換熱器原封頭更換為快開盲板式封頭后，轉(zhuǎn)變成自檢自修，同時能夠?qū)⑹〕鰜淼耐馕M(fèi)用于其他方面。

拆卸空間變大，由于拆卸的封頭螺栓位于壓縮機(jī)撬邊，拆卸空間變大，所以也有利于清洗工作效率的提升。

能夠防止燃?xì)鈧?cè)的泄漏，由于拆卸部位變更對燃?xì)鈧?cè)的法蘭不會造成影響，所以燃?xì)庖粋?cè)的密封墊不會產(chǎn)生泄漏。

3.4 更換快開盲板式的缺點(diǎn)

封頭側(cè)變重，使封頭產(chǎn)生應(yīng)力，如有需要，可以在快開盲板處加裝可調(diào)節(jié)支撐。

增加了海水泄漏的風(fēng)險。增加了一個密封墊，如墊片密封不好，則會造成海水的內(nèi)漏和外漏風(fēng)險。

3.5 總結(jié)對比

價格對比：更換快開盲板式封頭比更換為直通換熱器的成本低，且有利于換熱器的清洗。更換單個封頭預(yù)計(jì)10 萬元，更換直通換熱器預(yù)計(jì)30 萬元。節(jié)約費(fèi)用方面對比：將外委費(fèi)用節(jié)省下來更換快開盲板式封頭，有利于提升清洗效率，而且減少工作量。清洗難易程度對比：快開盲板式封頭拆卸螺栓更方便，但直通換熱器拆卸更麻煩，而且比原冷卻器工作量增加更多。后期清洗方面對比：更換為快開盲板式封頭后，拆卸變得更為簡單，可以根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行定期清洗盤管，通過多次拆裝提前預(yù)判并合理制定自檢自修清洗周期，從而有效防止U 型管換熱器的盤管堵塞情況發(fā)生［4］。

3.6 更換快開盲板式的一些建議

封頭密封面一定要平整，以防止海水產(chǎn)生內(nèi)漏和外漏。根據(jù)實(shí)際需要，在快開盲板處加裝可調(diào)節(jié)支撐，以防止壓縮震動損傷封頭焊接處?？衫妹磕晖馕?jié)省下來的錢，逐臺進(jìn)行更換。

4 結(jié) 語

通過分析幾個平臺使用情況、價格對照及優(yōu)缺點(diǎn)的對比，建議如下。

4.1 加裝濾器比不加裝濾器能更有效解決海生物困擾

加裝濾器能夠快速解決目前海生物對各平臺壓縮機(jī)的困擾。加裝濾器后，可形成一道屏障，阻止當(dāng)前管壁存在的海生物進(jìn)入換熱器。同時，當(dāng)電解銅鋁失去作用時，也能阻止管線內(nèi)再次生長的海生物進(jìn)入換熱器，從而減少換熱器的清洗次數(shù)。

4.2 加裝單獨(dú)濾器優(yōu)點(diǎn)多

首先是清洗方便、快速，能夠控制所有管線到壓縮機(jī)的海生物，而且濾器損壞或堵塞造成壓縮機(jī)意外停機(jī)的風(fēng)險小。同時，濾器可采用1 個籃式濾器和1 個Y型濾器組合，從而降低費(fèi)用和節(jié)約空間。

4.3 換熱器封頭更換為快開盲板式的性價比較高

更換快開盲板式封頭比直通換熱器的成本低，同時使得后期拆卸清洗變得更為簡單，能夠快速拆除海水側(cè)的盲板，不需要拆除燃?xì)鈧?cè)螺栓及海水進(jìn)出口管線。能夠避免燃?xì)鈧?cè)的泄漏，從而減少清洗換熱器的工作量，同時將外委轉(zhuǎn)化成自檢自修，以節(jié)約每年的費(fèi)用。拆卸空間變大也有利于清洗工作效率的提升。對燃?xì)鈧?cè)的法蘭不會造成影響，所以內(nèi)部密封墊不會產(chǎn)生損壞。由于拆卸簡單，能夠通過多次拆裝，提前預(yù)判并合理制定自檢自修的清洗周期，有效防止U型管換熱器的盤管堵塞［5］。

4.4 加裝單獨(dú)海水濾器和更換快開盲板式換熱器封頭是減少換熱器清洗及燃?xì)鈧?cè)泄漏的有效方法

由于一次性投入太大，所以可以分開進(jìn)行更換。第一步，可先在天然氣壓縮機(jī)前加裝單獨(dú)濾器，解決換熱器頻繁清洗的問題。第二步，根據(jù)每年的費(fèi)用預(yù)算，逐步更換外輸壓力大、清洗頻率高的油田的換熱器封頭，解決清洗難的問題。第三步，逐步更換其他油田的換熱器封頭，解決所有平臺清洗難的問題，同時可將抽芯以外的工作轉(zhuǎn)變成自檢自修。■