燃驱压缩机组GE普通型与GE-DLE型能效对比分析

王华青 姜进田 潘涛 周翔（中亚管道有限公司）

中亚天然气管道自2014年以来每年度开展压缩机组节能监测，依据SY/T 6637—2012《输气管道系统能效测试和计算方法》[1]、SY/T 6837—2011《油气输送管道系统节能测试规范》[2]，对全线不同机型的压缩机组效率进行测试、定量分析和评价。

通过持续节能监测数据，提供机组实际效率点以及性能曲线，以便修正仿真模型，提升仿真模型精度，进一步提升运行优化水平。通过持续监测机组性能，为机组大中修工作提供数据支撑，为运行工作提供技术支持。研究压缩机流量虚拟测量，实现主要能耗指标在线分析及主要能耗设备在线监测，定期开展能耗设备效率监测与分析，进而为优化运行，提升能源管控水平提供技术保证。主要针对燃驱机组GE普通型与GE-DLE型进行差异性分析[3]。

1 效率计算标准对比

SY/T 6637—2012《输气管道系统能效测试和计算方法》中压缩机效率计算的熵值采用查图法，误差较大。中亚天然气管道2017年测试的15台压缩机组效率计算采用ISO 5389—2005[4]标准。经与俄 罗 斯 压 缩 机 效 率 计 算 标 准 （С Т О Г а з п р о м 2-3.5-113—2007） 比对可知，俄罗斯标准采用经验公式计算，ISO标准采用状态方程，通过有限数据比对，计算结果差别不大。但ISO标准更先进，可编制软件自动计算效率。

2 GE-DLE型压缩机组效率测试结果对比与分析

2.1 机组测试情况

哈萨克斯坦对于大型耗能设备的排放有严格的要求。中亚天然气管道在哈国境内各站场的燃气轮机均采用DLE机型，该种机型据热力型NOx的生成原理，通过将燃烧室主燃区温度约束在一定范围内以减少NOx的排放。相较于GE普通型，DLE型机组在燃烧器结构、生产运行以及维护保养等方面都更为复杂。根据节能测试结果，对DLE型机组效率分析如下：

DLE型燃气轮机存在不同的燃烧模式。以某站为例，在进行压缩机组测试时，随着转速的升高，燃气轮机从AB燃烧模式逐步进入ABC模式。在这一过程中机组的效率变化情况如图1所示。

图1 某站1#、2#机组燃气轮机效率随转速的变化

由图1可知，1#、2#机组随着转速的升高燃气轮机效率呈现先增长后平缓（1#机组甚至燃机效率降低）再增长的情况，且拐点均出现燃烧器燃烧模式从AB转换到ABC；因此，每个模式的低转速区域为燃机的低效区，由于在每个燃烧模式中，压缩机转速与CDP（CDP开度不能手动调节）阀门开度成反比。正常生产运行时机组尽量工作在CDP阀开度较小的工况下。

另外，对比1#、2#机组的运行情况，2#机组效率明显优于1#机组，1#机组转速向上提升空间要明显小于2#机组。造成该情况的原因分析，1#、2#机组在夏季高温进行效率测试，1#机组在6月中旬进行夏季DLE mapping（标定），当时环境温度较夏季高温偏低，故导致1#机组mapping数据不适应夏季高温，燃气轮机效率偏低。由此可知，DLE mapping的调试时机能影响DLE型机组的效率，要选择合适的时机进行mapping的调试。

2.2 机组效率

对压缩机组GE普通型和DLE型的测试结果进行统计分析。按工艺气流量与转速对比GE普通型与DLE型效率，整体来看，DLE型运行效率比GE普通型低4.7%。按流量对比效率测试结果见图2，按转速对比效率测试结果见图3。

图2 GE普通型与GE-DLE型效率对比（按流量）

图3 GE普通型与GE-DLE型效率对比（按转速）

3 压缩机组排烟气测试结果对比与分析

压缩机组GE-DLE型每年做两次DLE mapping。表1中的DLE型数据是选择做完DLE mapping的压缩机组。由数据对比可知，DLE型NOX排放的体积分数控制在25×10-6之内，满足低碳环保的要求，普通型NOx排放的体积分数远远高于DLE型[5-6]。

表1 某站GE-DLE型压缩机组烟气测试结果汇总

4 结论

通过中亚天然气管道压缩机组测试与分析，发现GE-DLE型压缩机组效率比GE普通型低，烟气氮氧化物排放量低。而GE-DLE型压缩机组价格昂贵，每年需要厂家做两次DLE mapping，运行维护成本高。GE-DLE型压缩机组如何选择机型，需要从节能角度、投资和维修成本等多方面考虑。为了更加客观地比对GE-DLE型与GE普通型的适用性，需要建立节能监测长期机制，获得足够多的数据，以便跟踪机组效率、低排放性能及维护费用的变化趋势。

[1]李建良，周书仲，刘冰，等.输气管道系统能效测试和计算方法：SY/T 6637—2012[S].北京：石油工业出版社，2012：13-16.

[2]刘国豪，赵国星.油气输送管道系统节能测试规范：SY/T 6837—2011[S].北京：石油工业出版社，2011：2-3.

[3]刘国豪，张鑫，许铁，等.国内外管道输送系统节能监测技术现状与发展趋势[J].石油石化节能，2013，3（3）：21-23.

[4]ISO/TC 118/SC1.Turbocompressors performance test code second edition ：ISO 5389—2005 [S].Published in Switzerland，2005：30-33.

[5]盛亦儿，苏铠，方晓燕，等.燃气轮机烟气排放第1部分测量与评估：GB/T 18345.1—2001[S].北京：中国标准出版社，2011：5-21.

[6]计维斌，宋战全，邹强，等.往复式内燃机排放测量第2部分气体和颗粒排放物的现场测量：GB/T 8190.2—2011[S].北京：中国标准出版社，2011：6-10.