离心压缩机在天然气储运工程上的应用

李珏琦 刘松 李生德

【摘要】天然气以其储量大，利用效率高、经济性能好、清洁无污染，广受世界各国的青睐。天然气消费已经在世界能源结构中占比达到25%以上。在国内市场，随着中国经济的飞速发展，对于天然气的消耗量也在迅速提高。为了缓解中国经济升级转型和能源需求结构变革的需要，缓解未来很长一段时间我国对于能源的需求矛盾，离心压缩机技术在天然气储运工程中的应用就显得格外重要了。本文从实际情况入手，分析了当前的形式和离心压缩机技术的应用，旨在抛砖引玉，更深入的开展技术研究。

【关键词】离心压缩机;天然气;储运;工程;应用

一、 天然氣资源现状及输送方式

我国天然气资源主要分布在中西部地区，有广泛的开采前景，而应用消费市场主要分布在东部经济活跃地区。一东一西是能源开采与消费之间的供需矛盾的体现，因此有必要开展长距离输送方式、工程技术的研究与应用建设工作。

目前，天然气储运的方式主要包括两种：一种是通过长输管网进行长距离大气量的输送，这种工艺最大的好处就是传输量大，能够满足城市用气的连续性和安全保障性。另一种是将气田产出的天然气经过净化制冷技术，将天然气通过降温的手段进行形态的改变，以液态的形式进行压缩储运，利用海路优势相结合的方式，确保长距离输送以及覆盖面的扩大。再有就是小型液化装置的应用，主要应用于城市用气调峰。

二、 天然气管道输送工程建设情况

国际上长输管网压缩机的研制开始于上世纪七十年代，目前，制造商主要以美国GE、西门子公司的设备装备为主，主要集中在欧美厂家。

中国常数管网建设比较晚，同时管网压缩机研制工作起步也比较晚，2007年以前，国内管网输送用压缩机全部依靠进口。之后，沈鼓集团与美国GE合作，开发出国内第一台管道输送离心机压缩机组，应用于西气东输工程定远站。随后，总结经验，经过系列攻关和技术突破，2009年开始，陆续有10台自主研制的常数管网压缩机投入到西气东输工程中。

直至目前，中国长输管网建设已经建成的包括陕京一线二线、川气、西气东输一线等工程。目前在建设应用的还有西气东输二线三线、中亚线以及西气东输四、五、六、七线管网建设工程。

三、离心压缩机在天然气储运工程上的应用原理

离心式压缩机在天然气的运输以及存储上，其工作的原理是利用主轴带动叶片旋转，进而让气体直接进入到压缩机，通过离心力将气体甩出出口，而随着离心力的逐步增大，气流被甩出的速度也会逐步的增高，压力升高直接从第一级进入了第二级，实现了多级压缩的效果使得天然气在运输时的运输质量以及运输效果更高。

在进行天然气的运输时，需要根据天然气的含量不同，提供不同的压力，满足天然气在输送时的压力目标。但是现阶段在使用天然气中，由于其本身的特点导致在运输的过程中损耗过大，天然气的使用质量无法得到提升，降低运输过程中的损耗，同时提高天然气的运输效果则是天然气运输中的重点，利用离心式压缩机可以满足这一要求。

四、天然气管道输送用压缩机技术

由于管道压缩机要长期在野外服役，就必须考虑到恶劣环境的影响，例如防沙、防腐蚀、易燃易爆等各方面情况，管网离心压缩机还必须具备恶劣环境下的数据远传自动化控制技术，确保长期稳定可靠运行和宽范围的流量自适应和高效运行要求。因此，开展管道压缩机技术的研究设计到多个学科，是一项系统性、复杂性和集成性相对较高的多学科交叉高集成度自动化控制技术。

1、压缩机控制数字管道完整性技术

数字化管网建设的核心内容是贯穿于管道全生命周期的数据库建设和快速响应机制。这一技术不仅含盖了设计的初始阶段、勘查，还包括建设阶段的施工数据，积累了长输管网运营期间个设备设施的运行参数信息，从而为数据挖掘提供数据支撑，为后期技术人员、专家分析管道完整性情况提供决策支持。

2、压缩机高效长周期运行技术

高效长周期运行技术，主要是针对进、出气结构的研究优化，通过对小间隙低泄漏平衡盘密封结构的研究和模型级的开发，从而实现低能头、宽工况管网压缩机专用模型级的应用要求，并通过高精度计算和可靠性技术结构计算分析，以及应用过程中的数字化管控和报警机制，实现对数据的实时分析和采集。

3、多级并联控制技术

多级并联控制技术，是利用自动化程控芯片技术将数据实时采集后，通过计算机后台分析，得出当前的管网长输要求和能力极限等之间的关系问题，通过多级集群控制技术与备用级联控制实现全周期的自动化控制，自行调节多机组的自动加载、并网和卸载控制，实现对远端的调节、输送和监测功能，满足不同时段对于能源的需求，实现调峰的作用。

五、未来天然气储运用离心机技术发展思路

根据我国能源的需求实际，未来十年，我国将建成横跨东西、纵贯南北的天然气网络格局，并且会出现多气源分布、国内国外联动的供气格局。这就要求在新一批管网建设和LNG压缩接收过程中，形成自适应和数字化新技术应用的天然气储运工程压缩机技术，并对现有技术装备进行优化改造升级。

六、结束语

综上所述，利用离心式压缩机既能够满足我国对于能源的使用需求，同时也可以提高运输的整体效果，防止天然气在运输时其损耗过大，使用质量不佳。在使用离心式压缩机的过程中，需要了解其使用的方式、使用的步骤，严格的按照我国相关的操作规范进行工作，防止由于工作人员的人为因素导致其机器的使用出现问题，无法满足使用的需求。还需要定期对离心式压缩机进行维护、管理，防止由于出现故障没有及时的进行解决导致其使用质量不佳。

参考文献

[1]盖州压气站防喘振控制与负荷分配[J]. 余冬，王宁，张菲，王凯濛，夏秀占，潘志榆，郭士煜.  油气储运. 2019（11）

[2]天然气管道压气站一键启停站控制技术[J]. 王振声，董红军，张世斌，赵国辉，张舒，余冬，贾立东，王宁.  油气储运. 2019（09）

[3]天然气长输管道集成式压缩机关键技术研究进展[J]. 张平，古自强，刘小龙，张晓松，韩亮，刘忠.  油气储运. 2018（11）

[4]压缩机组PLC控制系统的国产化升级改造方案[J]. 钱迪，郑会，张沛，刘建臣，赵洪亮，菅秀洋，亓呈文.  油气储运. 2018（01）