注气往复式压缩机脉动控制的设计.doc

HYPERLINK / 注气往复式压缩机脉动控制设计 　　注气往复式压缩机在运行初期，排压低。随着压缩机持续工作，排压逐步升高，最后达到正常运行工况。如辽河油田某注气项目，压缩机在注气初期排压仅为2MPa，达到正常运行工况时为28MPa。排压差别引起级间压力分配和流量变化，由此导致对应的脉动控制设计也有所不同。但一台压缩机组只可能有一种脉动控制设计。这就使得需要同时兼顾正常和低排压两种运行工况的注气往复式压缩机脉动控制设计成为了一个难点。 　　具体地说，低排压工况下流量大、流速高、压降大，往往使得在正常工况下满足API 618标准要求的脉动控制设计，因压降严重超标而不再合格。但如为了保证在低排压工况下压降合格，增加孔板内径或滤波管尺寸等，常常又会导致正常工况下的压力脉动超标。目前，解决这对矛盾的主要方法是进一步增加缓冲罐尺寸。但这种做法不仅提高了生产成本，同时因缓冲罐尺寸变大、机械固有频率下降，也增加了机械振动的风险。 　　通过分析低排压工况下级间压力和流量的计算结果，我们发现目前大多数低排压工况的数据，是通过采用经验方法估算级间压力损失的方法计算得到的。也就是，在工况性能计算程序中，按经验估计级间压力损失，并据此计算级间压力分布和流量。因低排压工况下的级间压力损失大，难以按经验一次性估计准确，往往使得计算出来的流量比实际流量大，计算出来的脉动控制压降也比实际情况下的压降严重得多。这种计算上的误差，加大了低排压和正常工况下脉动控制设计之间的矛盾。很可能将一个由正常工况计算得到、在低排压工况下实际上合格的脉动控制方案，在低排压工况检验中，计算成“不合格”而导致不必要的重新设计。 　　为了缓解甚至消除目前低排压和正常工况下脉动控制设计之间的矛盾，有必要提高低排压工况数据的计算准确性。为此，本文提出一种迭代方法计算低排压工况下的级间压力损失，并据此计算级间压力和流量。具体做法是：在工况性能计算程序中，参照正常工况经验数据估计级间压力损失，计算得到各级间压力和流量;再在脉动分析软件中，输入、使用计算得到的工况数据，进行脉动控制设计，并同时得到各级间压力损失;然后，比较脉动分析软件中计算得到的和工况性能计算程序中估计的级间压力损失值。如相差较大，则用前者替代后者，进行新一轮级间压力和流量计算，脉动控制设计计算，以及级间压力损失计算;如此反复，直到脉动分析软件中计算得到的级间压力损失，与本轮工况性能计算程序中所使用的级间压力损失输入值接近为止。 　　应用这种方法，使用压缩机工况性能计算程序和Bentley Puls脉动分析软件，我们成功设计了国内某注气项目压缩机脉动控制方案。该项目压缩机组总体布置如图1所示，三级压缩。本文以第3级排气缓冲罐设计为例，通过使用一个正常工况和一个低排压工况为例，说明所提方法的应用过程，以及对注气往复式压缩机脉动控制设计结果的影响。 　　2 、压缩机组及运行工况 　　2.1 压缩机的主要技术参数 　　型式：卧式双列三级双作用 　　功率：1800kW 　　排量：35-40万方/天(天然气) 　　进气压力：1.45MPa 　　排气压力：28MPa(正常工况) 　　气缸直径：一级φ245mm;二级φ180mm;三级φ135mm 　　活塞行程：139.7mm 　　压缩机转速：990转/分 　　2.2 运行工况 　　机组共有120个运行工况，其中40个为正常运行工况，80个为低排压工况。本文选取工况1(为正常工况：进压1.45MPa，排压28.0MPa，流量35.1万方/天)和工况85(为低排压工况：进压1.45MPa，排压8.0MPa，流量37.2万方/天)进行示例计算。 　　按一般经验数据，估计一、二、三级级间压力损失分别为管线压力的2%，1%和1%，使用工况性能计算程序，计算得到工况1和工况85的级间工况数据分别如表1和表2所示。注意，低排压工况下的三级气缸处于吹过(非工作)状态。 　　3、使用目前经验方法的脉动控制设计 　　使用Puls脉动分析软件，对第3级排气系统建立脉动分析模型如图2所示。按API 618(第五版)标准方法3，使用表1所示的正常工况数据进行分析，得到脉动控制设计方案为：缓冲罐尺寸如图3所示，罐中加NPS 2英寸长1080mm的滤波管，并在气缸和缓冲罐出口加内径45mm的孔板。此时，计算得到系统最大压力脉动、缓冲罐上的不平衡力、以及脉动控制引起的压降分别为允许值的92%，20%和15%。脉动控制设计满足API 618标准要求。 　　使用表2所示的低排压工况数据对此脉动控制设计进行检查计算，结果发现系统中的最大压力脉动是允许值的117%(见图4)，脉动控制引起的压降是允许值的119%。说明由正常工况计算得到的该脉动