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摘 要：缅甸达吉达项目的天然气增压机无法热备用，缅甸达吉达110MW燃气-蒸汽联合循环项目投产以来，多次因天然气增压机不能热备用而导致机组跳闸，带来经济损失，给机组的稳定运行带来了不利影响。针对增压机不能热备用的问题，通过从增压机的设计、选型并结合其他项目和其他类型的压缩机分析讨论，加强运行监视与日常维护，可缓解不利影响，而要从根本上解决问题，需要进行设计改进。
关键词：增压机 往复活塞式 热备用 设计 选型 缓冲系统
中图分类号：U464 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）11（c）-0096-02
缅甸达吉达110MW燃气-蒸汽联合循环项目配置1台GE公司6F.03重型燃机，天然气调压站配置2台天然气增压机，电厂燃料为天然气，气源由Zawtika气田（以下简称Z气源）和Yadana气田（以下简称Y气源）供应。
一台增压机出现故障跳闸，另一台增压机不能热备用及时启动，导致燃机供气中断，出现燃机跳闸现象，带来经济损失。
1 增压机分类及工原理
增压机可分为活塞式与叶轮式两种。活塞式是靠电动机通过传动装置变速驱动活塞压缩气体;叶轮式增压机是通过电动驱动或发动机的排气驱动叶轮压缩气体。
叶轮式天然气增压机根据气流在压气机的流动方向，可将压气分为两大类，气流沿离开叶轮中心方向流动的叫作离心式压缩机;气流沿与叶轮轴平行方向流动的叫作轴流式压缩机。
1.1 缅甸达吉达项目天然气增压机
缅甸达吉达项目的天然气增压机为WG64/1738型往复对称平衡四列两级无油润滑活塞式压缩机。其工作原理为：压缩机由隔爆型异步电动机通过重型挠性联轴节驱动，电机转子直接带动压缩机的曲轴旋转，然后由连杆和十字头将曲轴的旋转运动变成活塞的往复直线运动。该机气缸为双作用，即盖侧和轴侧都有相应的工作腔。以盖侧为例，当活塞由盖侧始点位置向轴侧开始运动时，盖侧容积变大，腔内残留气体膨胀。压力下降，与进气腔内压力产生压力差，当压力差大于吸气阀弹簧力时，吸气阀打开。随着活塞继续向轴侧运动，将气体吸入缸内，活塞达到内止点时吸气完毕。随后活塞又从轴侧位置向盖侧方向返回移动，此时吸气阀关闭，随着活塞的继续移动，缸内容积不断变小，已吸入的气体受到压缩，压力逐步升高。当缸内压力高于排气腔内压力且压力差大于排气阀弹簧力时，排气阀打开，缸内已被压缩的气体开始排出。當活塞返回到外止点（盖侧始点位置）时，排气完毕。至此完成了一个工作循环。轴侧工作腔的工作原理与此相同，但有180°的相位差（即当气缸轴侧吸气时盖侧排气;轴侧排气时盖侧吸气）。由于活塞不断地做往复运动，使气缸内交替发生气体的膨胀吸入和压缩排出过程，从而获得连续脉动的压缩气源。
1.2 沙特扎瓦尔项目的天然气增压机
沙特扎瓦尔项目的天然气增压机为TP-10/10型离心式压缩机，其工作原理为：离心式压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。但它的工作原理与活塞式压缩机有根本的区别，它不是利用汽缸容积减小的方式来提高气体的压力，而是依靠动能的变化来提高气体压力。离心式压缩机具有带叶片的工作轮，当工作轮转动时，叶片就带动气体运动或者使气体得到动能，然后使部分动能转化为压力能从而提高气体的压力。
气体在流过离心式压缩机的叶轮时，高速运转的叶轮使气体在离心力的作用下，一方面压力有所提高，另一方面速度也极大增加，即离心式压缩机通过叶轮首先将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能。此后，气体在流经扩压器的通道时，流道截面逐渐增大，前面的气体分子流速降低，后面的气体分子不断涌流向前，使气体的绝大部分动能又转变为静压能，也就是进一步起到增压的作用。显然，叶轮对气体做功是气体得以升高压力的根本原因，而叶轮在单位时间内对单位质量气体做功的多少是与叶轮外缘的圆周速度密切相关的，圆周速度越大，叶轮对气体所作的功就越大。
1.3 仪用气与杂用空压机
由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由于气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由于气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至0.5～0.6MPa时压力开关自动联接启动。
因为电厂的仪用气与杂用气用量小，功率小，驱动装置简单，加上系统一般有足够的储气罐，一般能满足使用的要求。
2 缅甸达吉达项目增压机不能热备用的原因
缅甸达吉达项目两种气源工况下，因两种气源成分不同热值不同，燃机需要的气量相差也大，同时进气压力变化范围大，设计选型为往复压缩机作为增压机，因以下原因不能做到在线切换。
2.1 启动时间长
空压机在启动过程中不需要盘车、吹扫、油温加热等步骤，开机时间短，加载较快，但是增压机的启动步骤：启动辅助油泵并进行盘车（时间1～2min），吹扫（1min），开机（润滑1min，启动0.5min），油温达到加载条件（4～5min）后加载。
如果增压机在运行过程中突然出现故障停机，另一台增压机启动最短时间需要10min左右，10min内天然气量和压力不能满足燃机正常运行而跳闸。
如果使油温维持在加载温度以上，增压机内始终维持0.2～0.3MPa的天然气，但是带压盘车具有一定的安全风险，还需要盘车后吹扫。这样加上开机（润滑1min，启动0.5min），至少需要4～5min才能加载，具备供气条件，增压机后的容量不足以维持燃机运行。
2.2 未设计缓冲系统
缅甸达吉达项目天然气调压站未设计缓冲系统，在增压机跳闸，另一台不能及时启动加载，导致供气中断，机组跳闸。
若设计合适的缓冲系统，在一台增压机跳闸，另一台还未正常加载的情况下，缓冲系统为燃机供气系统提供压力稳定的天然气，满足短时间燃机运行需要。
例如，沙特扎瓦尔项目天然气调压站总共分6个模块（10、20、30、40、50、60），每一模块对应一组BLOCK。每一模块又分两个部分，一个部分对应一台燃机。每个部分都有2条管线，一用一备。
每台机组配备两台增压机、缓冲系统，正常情况下，厂外供气压力能够达到燃机的要求，增压机1台主备用，一台副备用，在断气的情况下缓冲系统能维持机组运行18min。在18min内备用增压机能及时启动加载，恢复燃机的正常供气，或切换燃油，避免机组跳闸现象。
3 解决措施
（1）加强对运行增压机的监视，发现有报警或轻微故障时及时切换另一台增压机运行，维持机组的正常供气。实现手动切换，避免燃机跳闸。
（2）做好增压机的日常维护工作，根据维护计划做好定期切换工作，保证运行增压机处于良好的工作状态。
（3）尽量改善气源条件，具备2台增压机同时工作的能力。
（4）技术改造，增设缓冲系统，容量至少维持机组运行10min。备用增压机有充分的时间启动加载并达到正常的运行状态。
4 结语
通过对缅甸达吉达和沙特扎瓦尔两项目增压机的对比，以及天然气增压机与空压机的对比，沙特扎瓦尔项目增压机能够实现备用。设计选型时选择合适的增压机类型;增加缓冲系统，可增加机组的可靠性。
参考文献
[1] 张伟，姜田，宋佳骏，等.浅析压缩天然气加气母站往复活塞式压缩机机械故障及处理方法[J].山东工业技术，2015（18）：58.
[2] 华丰伟业沙特扎瓦尔项目部.沙特扎瓦尔项目运行维护手册[Z].2014.
[3] 林梅.活塞式压缩机原理[D].西安交通大学，1987.
关键词：增压机 往复活塞式 热备用 设计 选型 缓冲系统
中图分类号：U464 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）11（c）-0096-02
缅甸达吉达110MW燃气-蒸汽联合循环项目配置1台GE公司6F.03重型燃机，天然气调压站配置2台天然气增压机，电厂燃料为天然气，气源由Zawtika气田（以下简称Z气源）和Yadana气田（以下简称Y气源）供应。
一台增压机出现故障跳闸，另一台增压机不能热备用及时启动，导致燃机供气中断，出现燃机跳闸现象，带来经济损失。
1 增压机分类及工原理
增压机可分为活塞式与叶轮式两种。活塞式是靠电动机通过传动装置变速驱动活塞压缩气体;叶轮式增压机是通过电动驱动或发动机的排气驱动叶轮压缩气体。
叶轮式天然气增压机根据气流在压气机的流动方向，可将压气分为两大类，气流沿离开叶轮中心方向流动的叫作离心式压缩机;气流沿与叶轮轴平行方向流动的叫作轴流式压缩机。
1.1 缅甸达吉达项目天然气增压机
缅甸达吉达项目的天然气增压机为WG64/1738型往复对称平衡四列两级无油润滑活塞式压缩机。其工作原理为：压缩机由隔爆型异步电动机通过重型挠性联轴节驱动，电机转子直接带动压缩机的曲轴旋转，然后由连杆和十字头将曲轴的旋转运动变成活塞的往复直线运动。该机气缸为双作用，即盖侧和轴侧都有相应的工作腔。以盖侧为例，当活塞由盖侧始点位置向轴侧开始运动时，盖侧容积变大，腔内残留气体膨胀。压力下降，与进气腔内压力产生压力差，当压力差大于吸气阀弹簧力时，吸气阀打开。随着活塞继续向轴侧运动，将气体吸入缸内，活塞达到内止点时吸气完毕。随后活塞又从轴侧位置向盖侧方向返回移动，此时吸气阀关闭，随着活塞的继续移动，缸内容积不断变小，已吸入的气体受到压缩，压力逐步升高。当缸内压力高于排气腔内压力且压力差大于排气阀弹簧力时，排气阀打开，缸内已被压缩的气体开始排出。當活塞返回到外止点（盖侧始点位置）时，排气完毕。至此完成了一个工作循环。轴侧工作腔的工作原理与此相同，但有180°的相位差（即当气缸轴侧吸气时盖侧排气;轴侧排气时盖侧吸气）。由于活塞不断地做往复运动，使气缸内交替发生气体的膨胀吸入和压缩排出过程，从而获得连续脉动的压缩气源。
1.2 沙特扎瓦尔项目的天然气增压机
沙特扎瓦尔项目的天然气增压机为TP-10/10型离心式压缩机，其工作原理为：离心式压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。但它的工作原理与活塞式压缩机有根本的区别，它不是利用汽缸容积减小的方式来提高气体的压力，而是依靠动能的变化来提高气体压力。离心式压缩机具有带叶片的工作轮，当工作轮转动时，叶片就带动气体运动或者使气体得到动能，然后使部分动能转化为压力能从而提高气体的压力。
气体在流过离心式压缩机的叶轮时，高速运转的叶轮使气体在离心力的作用下，一方面压力有所提高，另一方面速度也极大增加，即离心式压缩机通过叶轮首先将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能。此后，气体在流经扩压器的通道时，流道截面逐渐增大，前面的气体分子流速降低，后面的气体分子不断涌流向前，使气体的绝大部分动能又转变为静压能，也就是进一步起到增压的作用。显然，叶轮对气体做功是气体得以升高压力的根本原因，而叶轮在单位时间内对单位质量气体做功的多少是与叶轮外缘的圆周速度密切相关的，圆周速度越大，叶轮对气体所作的功就越大。
1.3 仪用气与杂用空压机
由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由于气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由于气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至0.5～0.6MPa时压力开关自动联接启动。
因为电厂的仪用气与杂用气用量小，功率小，驱动装置简单，加上系统一般有足够的储气罐，一般能满足使用的要求。
2 缅甸达吉达项目增压机不能热备用的原因
缅甸达吉达项目两种气源工况下，因两种气源成分不同热值不同，燃机需要的气量相差也大，同时进气压力变化范围大，设计选型为往复压缩机作为增压机，因以下原因不能做到在线切换。
2.1 启动时间长
空压机在启动过程中不需要盘车、吹扫、油温加热等步骤，开机时间短，加载较快，但是增压机的启动步骤：启动辅助油泵并进行盘车（时间1～2min），吹扫（1min），开机（润滑1min，启动0.5min），油温达到加载条件（4～5min）后加载。
如果增压机在运行过程中突然出现故障停机，另一台增压机启动最短时间需要10min左右，10min内天然气量和压力不能满足燃机正常运行而跳闸。
如果使油温维持在加载温度以上，增压机内始终维持0.2～0.3MPa的天然气，但是带压盘车具有一定的安全风险，还需要盘车后吹扫。这样加上开机（润滑1min，启动0.5min），至少需要4～5min才能加载，具备供气条件，增压机后的容量不足以维持燃机运行。
2.2 未设计缓冲系统
缅甸达吉达项目天然气调压站未设计缓冲系统，在增压机跳闸，另一台不能及时启动加载，导致供气中断，机组跳闸。
若设计合适的缓冲系统，在一台增压机跳闸，另一台还未正常加载的情况下，缓冲系统为燃机供气系统提供压力稳定的天然气，满足短时间燃机运行需要。
例如，沙特扎瓦尔项目天然气调压站总共分6个模块（10、20、30、40、50、60），每一模块对应一组BLOCK。每一模块又分两个部分，一个部分对应一台燃机。每个部分都有2条管线，一用一备。
每台机组配备两台增压机、缓冲系统，正常情况下，厂外供气压力能够达到燃机的要求，增压机1台主备用，一台副备用，在断气的情况下缓冲系统能维持机组运行18min。在18min内备用增压机能及时启动加载，恢复燃机的正常供气，或切换燃油，避免机组跳闸现象。
3 解决措施
（1）加强对运行增压机的监视，发现有报警或轻微故障时及时切换另一台增压机运行，维持机组的正常供气。实现手动切换，避免燃机跳闸。
（2）做好增压机的日常维护工作，根据维护计划做好定期切换工作，保证运行增压机处于良好的工作状态。
（3）尽量改善气源条件，具备2台增压机同时工作的能力。
（4）技术改造，增设缓冲系统，容量至少维持机组运行10min。备用增压机有充分的时间启动加载并达到正常的运行状态。
4 结语
通过对缅甸达吉达和沙特扎瓦尔两项目增压机的对比，以及天然气增压机与空压机的对比，沙特扎瓦尔项目增压机能够实现备用。设计选型时选择合适的增压机类型;增加缓冲系统，可增加机组的可靠性。
参考文献
[1] 张伟，姜田，宋佳骏，等.浅析压缩天然气加气母站往复活塞式压缩机机械故障及处理方法[J].山东工业技术，2015（18）：58.
[2] 华丰伟业沙特扎瓦尔项目部.沙特扎瓦尔项目运行维护手册[Z].2014.
[3] 林梅.活塞式压缩机原理[D].西安交通大学，1987.