楊帥

摘 要：近年來，隨著對空氣質(zhì)量要求的提高，國家的環(huán)保政策越來越嚴(yán)，政府相關(guān)部門治理環(huán)境污染的力度也進(jìn)一步加大，天然氣加氣車輛日益增多，一座座加氣站如雨后春筍般建立起來。但隨著燃料車、充電車等的普及，如何使加氣站降本增效變得尤為重要。本文通過將某能源公司集氣站壓縮機主電機改造為永磁同步電動機，進(jìn)而分析其節(jié)能效益。結(jié)合集氣站天然氣壓縮機組使用情況， 分析了采用不同氣量調(diào)節(jié)方式進(jìn)行節(jié)能改造的可行性， 經(jīng)對比分析， 推薦采用液壓可變余隙氣量調(diào)節(jié)裝置。

關(guān)鍵詞：集氣站;壓縮機;節(jié)能改造;氣量調(diào)節(jié)方式

油氣田進(jìn)入開發(fā)后期， 產(chǎn)氣量受輸氣壓力和用戶用氣情況的影響而隨時發(fā)生變化， 按照原來生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計的天然氣壓縮機組， 需要通過旁通打回流運行才能解決輸氣量的變化問題， 存在很大的能量浪費， 因而需要節(jié)能改造。結(jié)合集氣站天然氣壓縮機組出現(xiàn)的運行問題， 分析了采用不同氣量調(diào)節(jié)方式進(jìn)行節(jié)能改造的可行性， 提出和確定了液壓可變余隙調(diào)節(jié)法作為節(jié)能改造的方案， 并對改造內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)介紹。對比改造前后壓縮機組的運行功率發(fā)現(xiàn)， 改造后壓縮機組節(jié)能效果明顯。

1概況

母站為用戶提供槽車氣源，站內(nèi)壓縮機多采用三相異步電動機且功率較大，耗電量大，電費支出在運行成本中占有很大比例。因此，對壓縮機電機節(jié)能改造進(jìn)行研究就變得很有意義，考慮到站內(nèi)槽車充裝的過程使壓縮機有很長一段時間處于輕載工作狀態(tài)，且異步電機在輕載狀態(tài)效率極低，電能損耗極大，但使用同步電機能很好地解決這一問題，文中主要就CNG母站壓縮機異步電機改造為同步電機實現(xiàn)的節(jié)能效益進(jìn)行分析。集氣站是將進(jìn)氣壓力約2.0MPa的天然氣通過壓縮機增壓后充裝至槽車，并將槽車拖至子站，為子站加氣車輛供氣。該站壓縮機主電機型號YB2400L-6-355KW380V，為三相異步電機，額定功率355kW，出口壓力25MPa，槽車充裝時起始壓力約1MPa，充裝完成壓力為20MPa，因此，在充裝槽車過程中，壓縮機有很長一段時間處于輕載工作狀態(tài)。根據(jù)同步電機和異步電機的工作特性，永磁同步電機可以在25%～120%額定功率的范圍內(nèi)保持高功率因數(shù)和高效率狀態(tài)運行，而一般三相異步電機通常只能在70%～100%額定功率保持。因此，壓縮機如果采用異步電機，槽車充裝過程會使電機工作效率及功率因數(shù)會很低，造成很大的能源浪費效應(yīng)。

根據(jù)該站的實際工況，現(xiàn)分析4個階段，對電機改造前后運行情況及能耗情況做以下分析。

2異步電動機效率隨負(fù)載浮動情況

（1）工作壓力在1～5MPa，電機在約20%負(fù)載運行，電機效率約50%，電機損耗約355KW×20%×50%=35.50kW。

（2）工作壓力在5～10MPa，電機在約50%負(fù)載運行，電機效率約75%，電機損耗約355kW×50%×25%=44.38kW。

（3）工作壓力在10～15MPa，電機在約70%負(fù)載運行，電機效率約85%，電機損耗約355kW×70%×15%=37.28kW。

（4）工作壓力在15-20MPa，電機在約90%負(fù)載運行，電機效率約93%，電機損耗約355kW×90%×7%=22.37kW。

異步電動機平均損耗：（35.50kW/h+44.38kW/h+37.28kW/h+22.37kW/h）÷4=34.88kW/h，也就是說異步電動機每小時損耗電量34.88kW·h。

3主電機改造為同步電動機后的損耗情況

壓氣站主要負(fù)責(zé)周圍天然氣加工處理及升壓外輸任務(wù)， 進(jìn)站氣體有低壓進(jìn)站的伴生氣、高壓進(jìn)站的氣井氣及海上來氣。其中低壓天然氣需要進(jìn)天然氣壓縮機增壓后方可進(jìn)凝液回收裝置進(jìn)行處理。伴隨油氣田的生產(chǎn)開發(fā)， 產(chǎn)氣量因受輸氣壓力和用戶用氣情況的影響而隨時發(fā)生變化， 夏季氣量為壓縮機組設(shè)計排氣量的65%～90%， 冬季氣量僅為壓縮機組設(shè)計排氣量的15%～50%， 壓縮機組需要通過旁通打回流運行， 存在巨大的能量浪費。為了最大限度節(jié)約能源， 需要進(jìn)行節(jié)能改造。

（1）工作壓力在1～5MPa，電機在約20%負(fù)載運行，電機效率約94%，電機損耗約355kW×20%×6%=4.26kW。

（2）工作壓力在5～10MPa，電機在約50%負(fù)載運行，電機效率約94%，電機損耗約355kW×50%×6%=10.65kW。

（3）工作壓力在10～15MPa，電機在約70%負(fù)載運行，電機效率約94%，電機損耗約355kW×70%×6%=14.91kW。

（4）工作壓力在15-20MPa，電機在約90%負(fù)載運行，電機效率約94%，電機損耗約355kW×90%×6%=19.17kW。

同步電動機平均損耗：（4.26KW/h+10.65KW/h+14.91kW/h+19.17kW/h）÷4=12.25KW/h，也就是說同步電動機每小時損耗電量12.25kW·h。

由此可見，異步電動機改造為同步電動機后可減少損耗：34.88kW/h-12.25kW/h=22.63kW/h，即每小時可省電22.63kW·h。按照355kW異步電機改造為同步電機的市場價80000元，工業(yè)平均電價0.7元/（kW·h），每日槽車充裝時間15h計算，收回改造成本的時間為：80000/（22.63*15*0.7）≈337天，即一年之內(nèi)可以回收改造成本。

從經(jīng)濟效益分析：永磁同步電動機特別適合電機長期處于輕載使用的場合，推廣使用永磁同步電動機具有積極的經(jīng)濟效益和社會效益，對節(jié)能減排意義重大。在可靠性和穩(wěn)定性方面，永磁同步電動機也具有可貴的優(yōu)勢。選用高效永磁同步電動機是一項一次性投資長期受益的過程，尤其在CNG行業(yè)不景氣環(huán)境下，在CNG母站推廣使用具有很好的節(jié)能效益，進(jìn)而能降低其運營成本，有助于盤活CNG資產(chǎn)。

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（石油化工技術(shù)服務(wù)分公司能源開發(fā)公司）