陳燕 羅楊 陳英春 王家婧(西南油氣田公司重慶氣礦)
隨著氣田開采后期,增壓將是主要工作之一,而壓縮機(jī)作為增壓的主要設(shè)備,是氣田開采中的重點(diǎn)用能設(shè)備。壓縮機(jī)組隨著生產(chǎn)現(xiàn)狀的改變,會進(jìn)行必要的技措改造,由于節(jié)能量不能直接測得,則改造后節(jié)能量的計(jì)算方法對評估節(jié)能降耗效果有重要意義。《節(jié)能量測量和驗(yàn)證技術(shù)通則》是現(xiàn)行開展節(jié)能量測量和評價(jià)的基礎(chǔ)規(guī)章[1],定義了節(jié)能量計(jì)算中所涉及到的所有概念,規(guī)定了測量進(jìn)行中的計(jì)算原則、方法、內(nèi)容和技術(shù)要求等[2]。但在壓縮機(jī)組節(jié)能技術(shù)措施項(xiàng)目評估中存在著計(jì)算方法不相同、計(jì)算參數(shù)不統(tǒng)一和計(jì)算邊界不統(tǒng)一的問題,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果存在較大變化或偏差。文中將目前技措項(xiàng)目分類整理,提出了4 種技措節(jié)能量的計(jì)算方法,并針對具體的節(jié)能技術(shù)措施給出了推薦的計(jì)算方法。
單耗法是通過計(jì)算統(tǒng)計(jì)報(bào)告期、基期的單耗差值與統(tǒng)計(jì)報(bào)告期的處理氣量的乘積來計(jì)算得出[3-4]。該方法適用于能耗和相關(guān)自變量數(shù)據(jù)不足,無法計(jì)算校準(zhǔn)基期能耗,基期和統(tǒng)計(jì)報(bào)告期生產(chǎn)比較穩(wěn)定的情況。天然氣節(jié)約實(shí)物量計(jì)算方法按式(1)計(jì)算:
式中:Ebs為年節(jié)約天然氣實(shí)物量,104m3;ebi為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期期間每月壓縮機(jī)組的耗氣量,104m3;eji為基期期間每月壓縮機(jī)組的耗氣量,104m3;Mbi為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期期間每月壓縮機(jī)組的處理氣量,104m3;Mji為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期期間每月壓縮機(jī)組的處理氣量,104m3。
比較法即比較改造項(xiàng)目的能耗,改造前后兩者之差即為節(jié)能量[5]。比較法一般針對統(tǒng)計(jì)報(bào)告期沒有能源消耗的的節(jié)能改造項(xiàng)目。天然氣節(jié)約實(shí)物量計(jì)算方法按式(2)計(jì)算:
效率法是通過比較往復(fù)式燃?xì)鈮嚎s機(jī)組的發(fā)動機(jī)在統(tǒng)計(jì)報(bào)告期與基期的效率變化,適用于負(fù)荷輸出恒定且便于測算的技措項(xiàng)目,節(jié)能量按式(3)計(jì)算:
式中:Es為技術(shù)措施節(jié)能量,t;eb為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期消耗的燃料氣,kWh;ηb、ηj為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期、基期的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)效率平均值;r為能源折標(biāo)煤系數(shù)。
報(bào)告期、基期的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的效率計(jì)算公式如式(4)所示:
式中:ρa(bǔ)為標(biāo)態(tài)下的空氣密度,kg/m3;SG為天然氣的相對密度;hinbi、houtbi為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期第i級壓縮機(jī)的進(jìn)、出口天然氣焓值,kJ/kg;hinji、houtji為基期第i級壓縮機(jī)的進(jìn)、出口天然氣焓值,kJ/kg;Qnet為天然氣的低位發(fā)熱值,MJ/m3。
神經(jīng)節(jié)苷脂相關(guān)性Guillain-Barré綜合征2例報(bào)告 … …………………………… 胡方方,胡珍珠,張尊勝 22
“基期能耗-影響因素”模型法采用了《國際節(jié)能效果測量和驗(yàn)證指南》的節(jié)能量審核的方法及思路。通過分析能耗與影響因素的關(guān)系,建立數(shù)學(xué)模型,使能耗可以用影響因素進(jìn)行表示[6-7]。該方法應(yīng)用范圍廣泛,既考慮了項(xiàng)目的實(shí)際能耗,又考慮了外部影響的變化對能耗的影響,適用于復(fù)雜系統(tǒng)改造的技措節(jié)能量計(jì)算[8]。式(5)為通過回歸分析等方法建立基期能耗與其影響因素的相關(guān)性模型:
式中:Ej為基期能耗;xi為基期能耗影響因素的值。
只有當(dāng)原假設(shè)中的固定影響因素發(fā)生意外變化,影響到統(tǒng)計(jì)報(bào)告期能耗時(shí),可通過合理設(shè)置Am,獲得校準(zhǔn)能耗。設(shè)定Am時(shí)使用的影響因素應(yīng)相互獨(dú)立于式(6)中使用的影響因素。(Am通常為0)[9]。
式中:Ea為校準(zhǔn)能耗;Am為校準(zhǔn)能耗調(diào)整值;x′i為能耗影響因素在報(bào)告期的值(測量全部影響因素;測量部分影響因素,其他影響因素約定)。
優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)包括運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化、工況調(diào)節(jié)、節(jié)能技術(shù)改造等方法,通過對壓縮機(jī)組調(diào)節(jié),確保壓縮機(jī)在非額定工況下高效工作,達(dá)到壓縮機(jī)安全可靠運(yùn)行和節(jié)能的目的,具體節(jié)能技術(shù)措施如表1所示。
表1 壓縮機(jī)常用節(jié)能技術(shù)措施
通過在重慶氣礦吊鐘壩增壓站和臥南增壓站進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn),模擬對機(jī)組進(jìn)行部分節(jié)能改造,主要調(diào)節(jié)一級進(jìn)氣壓力、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)壓縮機(jī)余隙以及機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化。
機(jī)組進(jìn)氣壓力的調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)一級進(jìn)氣前節(jié)流閥,進(jìn)氣受到節(jié)流后,因克服節(jié)流閥阻力使壓縮機(jī)的吸氣壓力和吸氣密度降低,所以進(jìn)入壓縮機(jī)的氣體質(zhì)量流量減少,進(jìn)氣壓力降低。根據(jù)節(jié)流閥開啟度的不同,進(jìn)氣壓力減少的程度也不同,可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力的連續(xù)調(diào)節(jié)。
3.1.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集
表2 吊鐘壩、臥南增壓站一級進(jìn)氣壓力機(jī)組運(yùn)行參數(shù)
3.1.2 節(jié)能量計(jì)算結(jié)果分析
1)吊鐘壩增壓站2#機(jī)組調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力節(jié)約天然氣量計(jì)算結(jié)果,臥南增壓站6#機(jī)組調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力節(jié)約天然氣量計(jì)算結(jié)果,見表3。
表3 吊鐘壩、臥南增壓站調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力節(jié)能量計(jì)算結(jié)果單位:m3/h
通過以上兩個示例分析,當(dāng)壓力升高時(shí),用單耗法計(jì)算出的節(jié)能量是符合規(guī)律正確的,即進(jìn)機(jī)組壓力升高,燃料氣消耗量減少,隨著壓力的不斷升高,節(jié)能量越大。
通過改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的排氣量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)氣量的連續(xù)調(diào)節(jié),且壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低后,壓縮機(jī)氣缸內(nèi)氣體熱力循環(huán)的周期變長,這在一定程度上意味著被壓縮氣體與外界的熱交換程度增大,壓縮過程和膨脹過程指數(shù)會下降,有利于降低壓縮機(jī)的指示功,而且調(diào)節(jié)過程中壓縮機(jī)各級壓比保持不變,不需要設(shè)專門的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等。
3.2.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集
在吊鐘壩增壓站將2#機(jī)組轉(zhuǎn)速從851 r/min調(diào)至820 r/min 后再調(diào)至790 r/min。將臥南增壓站6#機(jī)組轉(zhuǎn)速由300 r/min 調(diào)至332 r/min 后再調(diào)至360 r/min,吊鐘壩、臥南增壓站2#機(jī)組調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速機(jī)組運(yùn)行參數(shù)見表4。
表4 吊鐘壩、臥南增壓站2#機(jī)組調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速機(jī)組運(yùn)行參數(shù)
3.2.2 節(jié)能量計(jì)算結(jié)果分析
1)吊鐘壩增壓站2#機(jī)組調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速節(jié)約天然氣量計(jì)算結(jié)果,臥南增壓站6#機(jī)組調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速節(jié)約天然氣量計(jì)算結(jié)果見表5。
表5 吊鐘壩、臥南增壓站組轉(zhuǎn)速節(jié)能量計(jì)算結(jié)果單位:m3/h
通過此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,當(dāng)調(diào)整分體式壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速時(shí),基期能耗-影響因素法、效率法和單耗法三種方法均可用于計(jì)算節(jié)能量。當(dāng)調(diào)整整體式壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速時(shí),基期能耗-影響因素法更適宜于計(jì)算節(jié)能量。
3.3.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集
為保證機(jī)組安全運(yùn)行,在吊鐘壩增壓站將2#機(jī)組的余隙從8 inch調(diào)至6 inch;將臥南增壓站6#機(jī)組余隙從8 inch 調(diào)至6 inch。吊鐘壩、臥南增壓站機(jī)組余隙機(jī)組運(yùn)行參數(shù)見表6。
表6 吊鐘壩、臥南增壓站機(jī)組余隙機(jī)組運(yùn)行參數(shù)
3.3.2 節(jié)能量計(jì)算結(jié)果分析
1)吊鐘壩增壓站2#機(jī)組調(diào)節(jié)機(jī)組余隙節(jié)約天然氣量計(jì)算結(jié)果,臥南增壓站6#機(jī)組調(diào)節(jié)機(jī)組余隙節(jié)約天然氣量計(jì)算結(jié)果,見表7。
表7 吊鐘壩、臥南增壓站機(jī)組余隙節(jié)能量計(jì)算結(jié)果單位:m3/h
由于余隙調(diào)速,影響壓縮缸容積的大小,直接影響處理氣量,從實(shí)驗(yàn)可知,無論是分體式壓縮機(jī)組還是整體式壓縮機(jī)組,采用基期能耗-影響因素法、效率法和單耗法3 種方法均可用于計(jì)算節(jié)能量,但基期能耗-影響因素法優(yōu)于其他兩種方法。
計(jì)算方法的選擇主要依據(jù)可用的數(shù)據(jù)資源[10],通過收集整理重慶氣礦實(shí)施的技術(shù)措施項(xiàng)目,分別為4種類別,根據(jù)在吊鐘壩增壓站及臥南增壓站的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的計(jì)算數(shù)據(jù),不同計(jì)算方法的推薦程度如表8所示。
表8 不同技術(shù)措施的推薦程度
結(jié)合現(xiàn)場項(xiàng)目,提出了4種往復(fù)式燃?xì)鈮嚎s機(jī)組技措節(jié)能量計(jì)算方法,分別是單耗法、比較法、效率法以及“基期能耗-影響因素”模型法。單耗法是最基本的方法,“基期能耗-影響因素”模型法的適用性最強(qiáng)。但在實(shí)際的技措節(jié)能量計(jì)算中,也應(yīng)適當(dāng)考慮效率法或比較法,或者根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況及對技措節(jié)能量計(jì)算準(zhǔn)確性的要求,采用多種方法進(jìn)行核算。文中同時(shí)也開發(fā)出一套適用于往復(fù)式燃?xì)鈮嚎s機(jī)組技措節(jié)能量核算軟件,為技措節(jié)能量的計(jì)算提供了一套高效的計(jì)算工具。通過對往復(fù)式燃?xì)鈮嚎s機(jī)組的節(jié)能技措項(xiàng)目分類,給出計(jì)算時(shí)推薦的計(jì)算方法,在以后的節(jié)能量計(jì)算中可以依據(jù)技措類別采用相應(yīng)的計(jì)算方法,從而規(guī)范各單位技措節(jié)能量的計(jì)算,做到統(tǒng)一合理,有利于各單位及時(shí)介入節(jié)能技措項(xiàng)目的評價(jià),提高技術(shù)措施的節(jié)能管理工作水平。