中哈天然气管道压缩机组维护模式与策略浅析

侯世宇，宗鹤宏，高吉发，杜义朋

（1.中油国际管道有限公司，北京 102206；2.国家管网集团北方管道有限公司廊坊输油气分公司，河北廊坊 065000；3.中国石油管道局工程有限公司管道投产运行分公司，河北廊坊 065000）

0 引言

自20 世纪50 年代以来，中小型燃气轮机在天然气管道增压站中得到了广泛应用[1]。中哈天然气管道作为中国—中亚进口天然气管道的重要组成部分，采用三线并设设计，单线长度1304 km，沿线设增压站场15 座，共配置压缩机组42台，受管道过境国当地电网情况限制，所有压缩机组均采用燃气轮机驱动。

燃气轮机存在体积大、易损件多、做功环境差、维护保养难等特点[2]，在股权、人员、资源均有限的海外运营环境下，压缩机组的优质、高效维护尤为重要。自2009 年投产以来，中哈天然气管道对压缩机组维护模式进行了长期的探索与实践，基于此，以该管道GE 压缩机组为例对中亚地区压缩机组维护模式与策略进行分析总结。

1 压缩机组维护概述

1.1 压缩机组配置

中哈天然气管道根据管线设计输量和水力分布，对各增压站间机组进行选型配置，其配置特点为机组型号较为统一，功率和排量存在部分差异。其中GE 压缩机组的配置情况见表1。

表1 中哈天然气管道压缩机组配置情况

1.2 机组维护内容

考虑到可参照性与对比性，选取压缩机组设备型号相似的CS1、CS4 站和CCS2、CCS6 站作为主要分析对象。此4 站压缩机组均采用PGT25+燃气轮机驱动PCL 系列离心式压缩机，机组主要单元组件分别为：LM2500+DLE（Dry Low Emission，干式低排放）航改型燃气发生器、HSPT 高速动力透平和PCL 离心式压缩机。根据主机厂家运维手册规定，机组各单元在日常检查以上级别定期维护见表2。

表2 压缩机组各单元维护周期

1.3 机组维护必要性

首先，压缩机组是天然气管输企业的重要资产，对机组进行定期维护检修是确保机组达到预期寿命并维持机组性能参数指标水平的关键手段[3]。其次，定期的检查维护能够优化机组运行指标，进而提升管道运行效率，降低企业运营风险。此外，中哈天然气管道选用的DLE 型机组为达到减排CO 和NOx的目的，其装置的多级配气结构燃烧室对大气温度等环境因素比较敏感，需要适时进行标定等维护以维持机组稳定运行。

2 压缩机组维护模式分析

2.1 维护模式介绍

综合中哈天然气管道所属人员配置、技术储备、运营条件和商务环境等情况，其可能面临的机组维护模式主要有以下4 种。

2.1.1 传统长服外委维修

传统长服一般将管道沿线若干个配置同类机组的增压站服务量打包到一个合同中，技术服务人员采用长期驻站或流动服务方式，一般定期进行单独招标采办。

由于目前天然气管输企业大多不具备机组自主中大修条件和能力，因此主要采用外委方式，其中具备GE 机组LM2500 型燃气发生器中大修资质的单位除GE 外，还有德国MTU、SIEMENS、加拿大TCT（TransCanada Turbines）及中国国家管网集团（不具备DLE 机型维修能力）等授权单位，HSPT 动力透平大修被GE垄断，具备PCL 压缩机干气密封维修的授权机构则相对较多。一般根据项目进行单独招标采办。

2.1.2 短周期一体化合同

短周期一体化合同将一个相对较短期间内（一般为1～2年）的机组服务与维修进行打包招标，以维修任务为主配置短周期服务以取得一定程度折扣优惠。

2.1.3 长周期一体化合同

长周期一体化合同由专业公司（一般为主机厂家）在一个较长期间内（一般为5～6 年）负责压缩机组的检修、备件、修理、运行维护指导等工作[4]，期间机组维护与中大修整体打包招标并签订合同。该类合同比较典型的有GE 的CSA（CONTRACTUAL SERVICE AGREEMENT，合同服务协议）和西门子的LTP（LONG TERM PROGRAM，长期计划）。

2.1.4 自主维护外委维修

自主维护是在相关技术、资质和经验积累到一定程度后，业主本单位运行技术团队自行进行机组维护和故障处理。机组中大修采用外委方式，根据项目进行单独或打包招标采办。

2.2 维护模式分析

2.2.1 维护模式实践

（1）中哈天然气管道AB 线主力站场CS1、CS4 站：自主运维后管道运营合资公司即与GE 签订了传统长服合同，两站各设两名驻站长服（机械、自控），提供机组维护、故障处理、DLE 标定、技术支持。2015 年合资公司与GE 签订了6 年CSA 长周期一体化服务维修合同，GE 除驻站长服外，还提供两站7 台燃气发生器的中修，机组损件赔付和AM&D（Advisory Monitoring and Diagnostics，机组状态远程监测）服务。

（2）C 线准主力站场CCS2、CCS6 站：投产结束后合资公司即与GE 签订了传统长服合同，配置一名流动长服（自控）为两站轮流提供服务。2018 年合资公司与TCT 签订了类短周期一体化服务维修合同，承包商提供两名流动长服，同时承接两台RR RB211-24G DLE 燃气发生器中修。2019、2020 两年合资公司采取自主维护结合DLE 标定服务单独采办的模式。2021 年合资公司与GE 在项目所在国的渠道公司签订传统长服合同，配置两名流动长服。

2.2.2 成本效益分析

根据图1 对机组运行指标进行分析：在采用技术服务初期，如CS1、CS4 站在2013—2015 年和CCS2、CCS6 站在2016—2017 年间指标数据，机组停机次数（本体）和MTBF（平均无故障运行时间）指标均获得大幅改善；在采用技术服务3～4 年后，如CS1、CS4 站在2016—2019 年间指标数据，机组运行指标逐渐平稳；在经过较长期技术服务后，如CS1、CS4 站在2020—2021年，机组运行指标持续优化。值得注意的是，CCS2、CCS6 站在2019、2020 年采用单独采办DLE 标定服务和自主维护模式期间，机组运行指标出现了一定程度下降。

图1 压缩机组2013—2021 年运行指标统计

根据图2 对技术服务成本进行分析：总体上技术服务的月均成本呈现逐年上涨趋势，其中CS1、CS4 站成本曲线虚线部分为CSA 合同总体成本，实线部分为技术服务预估成本。CSA 合同费率主要分为可变费率（以机组中修前点火时间计）和固定费率（按月计）两部分，经过计算和分析，应以固定费率来预估技术服务成本。CCS2、CCS6 站成本曲线虚线部分为2019、2020 年未采购实际技术服务（仅采购DLE 标定服务）成本，实线部分为实际技术服务成本。除受承包商的年抬价公式影响外，2018 年、2021 年引进第三方专业公司和渠道商也是有弊因素。CS1、CS4站月均成本高于CCS2、CCS6 站，主要原因为CS1、CS4 站站均两名驻站长服的人员成本远高于CCS2、CCS6 站的流动服务模式。

图2 压缩机组2013—2021 年技术服务月均成本统计

3 压缩机组维护策略

3.1 维护模式发展方向

在现场维护方面，由成本效益分析可知，机组投产运行初期，适度的现场技术服务是必要和有效的。经过一段时间的长服保运和业主运维团队发展，现场外委服务从必要性和经济性层面考虑，均趋向逐步削减直至取消。中哈天然气管道由驻站长服到流动服务，再到自主维护加远程技服模式的趋势已然明确。

在机组中大修方面，以中哈天然气管道当前的机组规模来说，业主自行组建维修设施显然是低效投资，因此一是要争取与厂家发展长期合同或战略合作，在优化维修成本的同时提高维修进度和效率；二是要积极借助国内燃气轮机产业发展，加大与国内相关企业合作力度，助力海外油气设备国产化进程。

3.2 困难与策略

（1）经过多年的技术和经验积累，合资公司技术团队取得了机组现场维护和部分维修作业的能力和资质，但是燃机标定等较高技术含量专业操作仍需要依靠有资质的外委单位。为实现此类关键技术突破，一是要利用长周期合同时机，以市场换技术，促进技术转让；二是考虑装备新型自动标定设备，减少人工操作。

（2）对于大部分涉及技术专利和厂家保密的较高级别维修，合资公司仍处于摸索阶段。对此，一是企业内部要及时总结经验，丰富作业标准，利用EAM 等信息化系统对技术资产进行固化；二是要加强与国内外科研院所的交流合作，借助逆向工程等科研成果突破技术瓶颈。

（3）合资公司的专业人员培养和发展工作还有待提升。一是要充分发挥集中维护优势和专业技术组职能，集中优势兵力攻关重大作业、关键技术，总结经验后开展多层次培训巩固；二是继续扩大管理、技术“双通道”发展策略，提高技术序列员工待遇，使其专心搞科研、搞技术，保证专业人才基数。

4 结语

中哈天然气管道在中方员工基数低、属地技术积累少、海外营商条件复杂等客观环境因素下，主动作为，积极探索，以压缩机组（GE 机组）运行指标年均超13%的优化率，有力保障了国家西北跨国能源通道年均超400 亿m3的天然气输送量。通过不断的技术经验积累，人员能力提升和数字化转型加持，中哈天然气管道压缩机组的管理创新有效提升了管道全线运行效率和运营效益，为实现全面自主维护和系统维修战略奠定了有利的实践基础，营造了积极的发展氛围。