【壓縮機(jī)網(wǎng)】煤層氣又稱(chēng)瓦斯氣，是以甲烷為主的輕烴、二氧化碳、氮?dú)獾冉M成的混合氣體，屬于易燃、易爆氣體。煤層氣吸附在煤層的微小孔表面及內(nèi)部煤分子之間，含氣量為3.0～16.7m3/t。煤層氣藏的特點(diǎn)是低孔、低滲、低產(chǎn)、低豐度，因此煤層氣的開(kāi)采與常規(guī)天然氣開(kāi)采有所不同。煤層氣井的穩(wěn)定開(kāi)采期較短，大部分時(shí)間處于低井口壓力、低產(chǎn)氣量階段。從目前相關(guān)煤層氣井的生產(chǎn)規(guī)律分析，煤層氣井采出率達(dá)到30%以后（其數(shù)據(jù)根據(jù)各地煤層氣井有所差異），產(chǎn)量將開(kāi)始遞減，前期產(chǎn)量越高的氣井遞減時(shí)間越早。為了提高氣井后期的產(chǎn)量，需要盡快引入新的開(kāi)采工藝及開(kāi)采設(shè)備。

　　閥組站增壓工藝是煤層氣開(kāi)采后期提高產(chǎn)量的重要方法，通過(guò)煤層氣螺桿壓縮機(jī)的抽負(fù)壓能力合理控制管內(nèi)的壓力，可以加快煤層氣從煤層中解析速度，有效提高采收率，煤層氣閥組站螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展具有一定空間。

　　一、閥組站螺桿壓縮機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

　　根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外井口氣開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)井口條件，選擇具有負(fù)壓抽采能力的電驅(qū)螺桿壓縮機(jī)作為閥組站增壓機(jī)組主要設(shè)備。該機(jī)組為露天安裝，采用防爆變頻電機(jī)，以空冷冷卻形式居多，進(jìn)口溫度控制在20～30℃，出口溫度不大于環(huán)境溫度+15℃。適用工況范圍寬，機(jī)組壓力設(shè)計(jì)范圍為吸氣-0.2～1.5bar、排氣3～16bar，日處理量10000～20000Nm3/d。

　　該機(jī)組整體集成化設(shè)計(jì)并考慮車(chē)輛運(yùn)輸限制，以便于整體運(yùn)輸。機(jī)組的進(jìn)排氣洗滌罐、壓縮機(jī)主機(jī)、防爆變頻電機(jī)、就地控制柜、風(fēng)冷式冷卻器等布置在同一撬裝結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)場(chǎng)只需連接整機(jī)進(jìn)氣口、整機(jī)排氣口及排污口。另外，進(jìn)排氣口同側(cè)布置，方便連接現(xiàn)場(chǎng)管理。

　　1.工藝氣壓縮系統(tǒng)

　　帶有微小顆粒、液滴的煤層氣經(jīng)過(guò)進(jìn)氣管道及閥門(mén)進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)過(guò)進(jìn)氣洗滌罐將氣液及固體顆粒進(jìn)行分離，進(jìn)氣洗滌罐配置有液位開(kāi)關(guān)與自動(dòng)排污閥，洗滌罐內(nèi)液位觸發(fā)液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作后便可以連鎖自動(dòng)排液。分離后得到潔凈的煤層氣，再經(jīng)過(guò)進(jìn)氣管進(jìn)入螺桿壓縮機(jī)吸氣口。經(jīng)過(guò)壓縮后經(jīng)壓縮機(jī)排氣口排出，壓縮后的高溫高壓氣體進(jìn)入油氣分離筒，潤(rùn)滑油與工藝氣在油分桶中得到分離，分離后的工藝氣含油量小于排放要求，之后工藝氣進(jìn)入風(fēng)冷冷卻器。冷卻后的工藝氣再經(jīng)過(guò)排氣洗滌罐，將冷凝的液體進(jìn)行分離，排氣洗滌罐同樣設(shè)置有自動(dòng)排污系統(tǒng)，最終工藝氣經(jīng)過(guò)機(jī)組排氣閥門(mén)排出。

　　2.主機(jī)供油系統(tǒng)

　　主機(jī)主要依靠進(jìn)排氣壓差進(jìn)行供油，油氣分離筒分離潤(rùn)滑油與工藝氣外還作為潤(rùn)滑油的油箱。潤(rùn)滑油系統(tǒng)包含潤(rùn)滑油冷卻器、溫控閥、潤(rùn)滑油過(guò)濾器、油壓油溫檢測(cè)系統(tǒng)等，為螺桿壓縮機(jī)的前后軸承、陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子以及機(jī)械密封提供潤(rùn)滑。為保證壓縮機(jī)輕載啟動(dòng)，在螺桿壓縮機(jī)排氣口管道設(shè)置有自動(dòng)回流閥與旁通閥與進(jìn)氣管道連接。

　　二、螺桿壓縮機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

　　1.節(jié)能優(yōu)勢(shì)

　　螺桿壓縮機(jī)組的氣量調(diào)節(jié)方式采用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，這也是適應(yīng)煤井口氣量波動(dòng)最有效的控制方式。進(jìn)氣壓力穩(wěn)定和節(jié)能時(shí)變頻壓縮機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)，尤其是進(jìn)氣流量波動(dòng)范圍較大的時(shí)候，變頻機(jī)組的節(jié)能優(yōu)勢(shì)更為明顯。

　　2.穩(wěn)定的排氣露點(diǎn)控制

　　壓縮機(jī)在壓縮過(guò)程中，噴油螺桿壓縮機(jī)需要吸入潤(rùn)滑油，來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的冷卻、軸承的潤(rùn)滑，并形成油封降低泄漏量。但潤(rùn)滑油也會(huì)降低排氣溫度，導(dǎo)致工藝氣有冷凝水析出，這會(huì)稀釋潤(rùn)滑油，導(dǎo)致其黏度下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p傷軸承、縮短潤(rùn)滑油使用壽命。通過(guò)控制噴油溫度，可以使機(jī)組的排氣溫度比排氣壓力露點(diǎn)溫度高出15℃以上，來(lái)確保無(wú)冷凝水析出，同時(shí)需要控制排氣溫度上限低于105℃。

　　3.寬廣的壓縮比

　　噴油螺桿壓縮機(jī)可以滿(mǎn)足入口壓力為負(fù)壓的要求，最低負(fù)壓可達(dá)-0.2bar，最高排氣壓力達(dá)到20bar。因?yàn)樵趬嚎s過(guò)程中有潤(rùn)滑油進(jìn)行冷卻，壓縮機(jī)的單級(jí)壓縮比范圍可以達(dá)到1.5～15.0，單級(jí)壓縮就能滿(mǎn)足管網(wǎng)的壓力需求。在保證機(jī)組功率、排氣壓力不超過(guò)允許相關(guān)要求的條件下，壓縮機(jī)可以在寬的工況范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。這一特點(diǎn)與氣井的壓力和流量周期變化相適應(yīng)，可確保氣井長(zhǎng)期運(yùn)行。

　　4.簡(jiǎn)潔、安全的潤(rùn)滑油系統(tǒng)

　　壓縮機(jī)機(jī)組配置預(yù)潤(rùn)滑油泵，主電機(jī)、壓縮機(jī)啟動(dòng)25s后油泵自動(dòng)停止運(yùn)行，機(jī)組通過(guò)吸排氣壓差供油。壓差供油的優(yōu)點(diǎn)有節(jié)省電費(fèi)、基本上排除油泵故障、降低噪聲等。由于全滾動(dòng)軸承的滾珠或滾柱之間有很大的間隙，三分之一的軸承浸泡在潤(rùn)滑油中或能保證潤(rùn)滑，因此這類(lèi)壓縮機(jī)不需要使用強(qiáng)制供油方式，只需利用壓縮機(jī)的高低壓壓差推動(dòng)潤(rùn)滑油鎏金軸承腔并循環(huán)就能實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。該機(jī)組采用一個(gè)小功率油泵來(lái)供油，油泵僅在壓縮機(jī)啟動(dòng)前作預(yù)潤(rùn)滑運(yùn)行，啟動(dòng)后當(dāng)高低壓差建立起后即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，油泵的能耗幾乎可忽略不計(jì)，節(jié)省電力消耗。同時(shí)由于油泵運(yùn)行時(shí)間極短，還可大大減少油泵故障的概率、降低整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行噪聲。

　　5.安全、可靠、智能的自動(dòng)化控制系統(tǒng)

　　（1）煤層氣的主要成分為甲烷，為易燃、易爆氣體，而整個(gè)壓縮機(jī)組安裝在防爆區(qū)內(nèi)，因此在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)盡可能減少煤層氣的泄漏，特殊設(shè)計(jì)的出軸端機(jī)械密封可以保證泄漏量滿(mǎn)足使用要求。

　?。?）機(jī)組的電氣儀表防爆等級(jí)為ExdIIBT4，電纜布線(xiàn)型式及連接方式滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

　?。?）控制系統(tǒng)整體采用成熟的相關(guān)產(chǎn)品，不僅在安全期、交貨期、技術(shù)方面得到保障，還采用先進(jìn)的PID工藝控制，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力，確保壓縮機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。目前隨著相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在Smart Machine的背景下，將傳統(tǒng)控制與物聯(lián)網(wǎng)相融合，推出PLC+IOT網(wǎng)關(guān)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP數(shù)據(jù)監(jiān)控、報(bào)警提示、歷史查詢(xún)等功能，做到真正的無(wú)人值守。通過(guò)IOT網(wǎng)關(guān)還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程透?jìng)?，在辦公室就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的機(jī)組調(diào)試和運(yùn)維工作，該系統(tǒng)還可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工藝和需求做到多機(jī)組群控，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況的節(jié)能、智能運(yùn)維。

　　三、煤層氣螺桿壓縮機(jī)的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)

　　1.壓縮機(jī)組配置氣量調(diào)節(jié)模塊，可快速響應(yīng)進(jìn)氣壓力及流量的變化，在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)節(jié)能降耗。

　　2.螺桿機(jī)轉(zhuǎn)子齒面間留有間隙，能耐液體沖擊，可輸送含液氣體、含粉塵氣體。

　　3.螺桿壓縮機(jī)無(wú)不平衡力，振動(dòng)小，設(shè)備可以平穩(wěn)高速運(yùn)行，可無(wú)基礎(chǔ)安裝，特別適合快速移動(dòng)的工況。

　　4.螺桿壓縮機(jī)易損件較少、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單，大修周期可達(dá)4萬(wàn)小時(shí)以上。

　　綜上所述，煤層氣噴油螺桿壓縮機(jī)特別適合煤層氣等低壓、低產(chǎn)氣田的增壓開(kāi)采。

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