负压螺杆压缩机组冷却系统设计与应用

杨海文 陈炎 王健 周敬伟 （中原油田分公司采油四厂，河南 濮阳 457001）

1 改造前存在的问题

1.1 压缩机组内部、出口管网结垢严重

长期以来负压螺杆压缩机一直使用水源井来水作为机组冷却用水。冷却水由于未经过处理，不但硬度较高，而且浊度也非常高，其中的矿化物和杂质形成致密钙化物的分布在压缩机内部及出口处。出口直径由100cm缩减为只有60多cm，经测量结垢厚度最严重处已达19.5cm，结垢现象非常严重。

1.2 运行电流逐渐增高

由于冷却水中矿化物和杂质含量高，在长期运行过程中形成的钙化物附着在压缩腔内壁、阴阳转子表面，致使主机在运转过程中部件间隙过小，运行电流呈逐渐上升趋势；新机投运时电流一般120A左右，由于机组长期运行，内部结垢越来越严重，电流最高上升到156A，造成耗电上升，每年多耗电122990 KWh,折合电费9.777万元。

1.3 经常故障性停机

随着机组累计运行时间增加，内部结垢越来越严重，机体内部运转间隙过小，造成主机排温难以控制，很多时候必须打开喷淋补水才能将排温控制到规定值以内，但在打开喷淋的同时又增加了设备负载，增大了能耗，造成过载停机。停机后机组因内部结垢卡死，有时需用弱酸浸泡1-2天时间才能解卡，2013年累计停机11次，影响轻油产量76.67吨。

2 取得的主要技术创新成果

2.1 改造设计思路

我们认为机组冷却水硬度过高是造成机组频繁停机的主要原因，通过对工艺流程分析，决定将分水罐分离出的闪蒸水作为冷却水水源，闪蒸水经过化验分析，达到软化水硬度指标，符合设备冷却用水要求。从分水罐的切水器降水引出后经过离心泵增压和换热冷却后即可进入压缩机组进行冷却使用。

2.2 技术创新点

2.2.1 采用闪蒸水作为水源

原油经过加热炉加热进入稳定塔后，在负压作用下挥发出轻烃组分和水蒸气，从而起到稳定原油和降低含水的目的。轻烃组分和水蒸气经过压缩机和冷凝器后凝析进入分水罐，通过重力沉降，水从分水罐底部被排出。分水罐排出的水中有相当一部分是从稳定塔抽出的水蒸气凝析的闪蒸水，其硬度很低且无杂质，这部分水在日常都是直接排放掉了，但如果合理利用，却是理想的冷却水源，只需进行简单换热后即可用来对机组进行冷却，因此采用闪蒸水作为冷却水源是我们改造的主要技术创新点。

2.2.2 降低了供水能耗

改造前因为冷却水压力要求在0.4MPa以上，原有的来水压力远不能满足要求。因此采用一台配套功率为7.5KW的单级单吸离心泵供压缩机冷却水增压使用。冷却水量经过测量每小时平均达到16立方米。改造后，分水罐出水压力达到0.2-0.25MPa远高于原有来水压力，因此无需消耗大功率设备增压，使用一台3KW的管道泵即可满足生产需求，从而降低了供水能耗，同时又降低了电耗。

3 现场应用效果分析

3.1 现场改造工作量

2014年5月我们组织负压螺杆压缩机组冷却水系统进行施工改造，主要改造工作量为：

3.1.1 铺设冷却水流程。流程由管线将两座分水罐切水器排污出口连接后，经过管道泵、换热器后连入两台压缩机主机水分配器，总长44米.

3.1.2 安装3Kw管道流程泵1台。

3.1.3 安装冷却换热器

3.2 现场应用效果

3.2.1 由于采用了水质硬度达标的冷却水源，消除了机组内部现象

2014年6月改造完成以后，我们分别从管道泵出口处取样检测冷却水的硬度和浊度，指标均为0.1，改造后冷却水水质得到了根本性改善。经过4个月的运行，2014年10月14日，打开压缩机出口进行检查，未发现结垢情况，机组内部结垢问题得到彻底解决。

3.2.2 机组运行电流明显下降

改造以后，压缩机运行电流为122A，改造前下降了34A，运行电流下降了22%，机组运行效率提高了8.34%.机组效率大幅提高。

3.2.3 延长了机组使用寿命

改造后截止12月初，压缩机连续运行进6个月没有发生一起故障停机，各项运行参数也从改造后就有了一定幅度的下降。运行电流稳定在122A左右，接近新机安装时的运行电流，排温从75℃降低到了62℃，润滑油温从52℃下降到了46℃。1#负压机已经累计运行16078小时，预计设备累计运行能达到30000小时，将设备使用寿命延长了2倍。

3.3 取得的效益

3.3.1 经济效益

3.3.1.1 投入费用投入1.11万元。

3.3.1.2 产出计算

合计产出 180.1625万元

创效=产出-投入=180.1625-1.11=179.0525万元

3.3.2 社会效益

2014年6月改造完成以后没有发生一起故障停机，原油稳定和轻烃生产的稳定性和连续性得到了充分保障。改造前每次停机以后由于机内间隙小，造成机内转子和腔体卡死无法盘机，需要冷却、弱酸浸泡一段时间后人工进行强制盘机，劳动强度非常大。现在停机后即可轻松进行盘机，既节约了时间又大大降低了劳动强度。

4 推广应用前景

此项改造成果在污水站大型注水设备、压缩机冷却方面有着广阔的应用前景，在中油油田各采油厂联合站原油处理稳定系统均有推广应用前景。

[1]陈浩.浅谈单机双级螺杆压缩机制冷系统的应用[J].中国新技术新产品,2012,(10):124.

[2]张卫东.螺杆压缩机常见故障及处理方式[J].企业家天地月刊,2012,(2):80.