天然气压缩机自动控制技术

　　北京石油化工学院学报天然气压缩机自动控制技术高钊，刘德俊，王芙，马焱，李小月，高吉庆（辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001）输到指定位置。由于滩海油田伴生气的产量比较少，在进行压缩的过程中，天然气压缩机需经常启停。

　　为了节省能源，降低成本，提高机器运行的稳定性，可以对天然气压缩机进行自动化控制。笔者介绍一种天然气压缩机自动控制的方法，该方法不需要人工控制即可把天然气进行高压压缩后装进高压气瓶。

　　通过对该方法的设计原理、设计方案和设计时应注意的一些问题等描述，为高压压缩机的自动控制研究提供。

　　随着能源的日益紧张，天然气在能源中的位置越来越重要。滩海油田伴生气作为天然气的一种，逐渐被人们所重视。目前，由于其回收所带来的经济效益并不明显，故国内外大都采取放空或燃烧的方式来处理伴生气。为了增加油田效益，应设计经济合理的方案对伴生气进行回收2. 1NG回收工艺压缩天然气（CNG）就是将天然气加压至25MPa左右，使其体积减小。天然气在25MPa时，体积为压缩前的1/250，该工艺有效的利用了天然气的压缩特性，提高了储运效率。CNG的预处理和压缩过程相对简单，处理技术和设备较成熟，投资费用适中。

　　采用CNG技术回收滩海油田伴生气的工艺流程：经过预处理（脱硫、脱碳、脱水、除尘等）的伴生气经增压计量后，进入缓冲罐（约100m3）储存，当缓冲罐压力达到一定值后，启动压缩机，对气体进行高压压缩，达到25MPa左右，装入630mmX11580mm的标准高压气瓶，容积约为2.82m3，高压气瓶通过船舶运输：2013-03-20到目的地。

　　回收工艺确定后，考虑到伴生气产量少，压缩机不能连续工作，可在压缩机入口处设置一个缓冲罐储存气体，根据缓冲罐中气体压力值，可以对压缩机进行自动化控制。这样不仅节省人力资源，还能提高机器运行的稳定性。该自动化系统的原理是根据压力的变化，利用PLC控制柜对压缩机和电动阀门进行自动控制。

　　2自动控制系统随着科技的发展，PLC技术越来越成熟，其灵活性和扩展性较继电器有了很大提高，且不易受环境影响，目前已广泛应用于自动化领域。因此，笔者采用PLC和继电器联合控制，不仅具有结构紧凑，电器少，体积小，易维护等特点，还可以使系统设备适应恶劣的工作环境，同时降低成本。

　　2.1系统运行的工艺要求为确保正常工作，系统应满足以下要求：压缩机的正常启停和电动阀门的正常开闭；正常生产时，应保证至少有2个高压气瓶可以正常工作；）能够随时对机器的运行状况进行检测。

　　北京石油化工学院学报2.2控制系统的工作原理经过处理的天然气进入到缓冲罐中，当缓冲罐中的压力达到一定值时，压缩机启动，把天然气压缩装进高压气瓶进行储运。当储存天然气的高压气瓶装满后，为了不影响正常生产，需更换另外个高压气瓶进行储运，该过程中压缩机继续正常工作。当缓冲罐气体压力降到一定值时，压缩机停止工作，待缓冲罐中压力达到定值后，压缩机重新启动，循环上述过程。根据上述过程，笔者设计套方案，使整个系统自动循环生产，而不需要人工操作，只要定时维护，保证设备正常生产即可，该系统的控制原理如所示。

　　绥冲罐1it力表-it力容器控制系统工作原理2.3控制系统的设计方案设计方案由电接点压力表、电动阀门和PLC等部件组成。电接点压力表中的压力变化促使PLC中的控制电路对系统进行自动控制，以确保天然气压缩机的启停和电动阀门的开关。方案的工程图如所示。

　　在缓冲罐出口端设置1个可以检测缓冲罐内空气压力值的电接点压力表，在压缩机进气端设置1个电动阀门。电动阀门和电接点压力表均与PLC中的控制电路相连接。当所述电接点压力表检测到缓冲罐内的天然气压力达到第预设压力值时，控制电路控制电动阀门开启，同时压缩机启动。当电接点压力表检测到缓冲罐内的天然气压力低于第二预设压力值时，电动阀门关闭，同时压缩机停止工作。高压气瓶和压缩机之间选用单向阀，防止压缩机停止时，产生回流。每个高压气瓶的进气口附近均设置1个电接点压力表，该电接点压力表可以检测高压气瓶中的压力值。电接点压力表和止回阀之间各安装1个电动阀门，阀门由PLC控制系统控制。当高压气瓶中的压力达到预设值时，控制电路控制与高压气瓶相对应的电动阀门关闭，使另外1个电动阀门开启。

　　2.3.1天然气压缩机的自动启停压缩机自动启停电路如所示。当与缓冲罐相连的电接点压力表检测到缓冲罐中的压力值达到第预设压力值时，压力表上限触点P1使开关3闭合，等同于按下了PLC控制柜的启动按钮1，压缩机启动；当电接点压力表检测到缓冲罐内的压力值低于第二预设值时，电接点压力表下限触点P2使开关4闭合，此时继电器1闭合，继电器的常开开关1一1闭合，等同于按下了PLC控制柜的停机按钮2，此时压缩机停止工作。

　　2.3.2电动阀门间的自动切换电动阀门的控制电机由PLC控制柜控制。

　　电动阀门间自动切换的电路如所示。KM为PLC控制柜内接触器，当压缩机启动后，由于接触器KM常闭触点5是闭合的，继电器2通电，常闭开关2―1断开，常开开关2―2闭合，电动阀门的控制开关K2开启，天然气通过阀门进入相对应的压力容器。当与此压力容器相连接的电接点压力表检测到压力容器中的压力值高于预设值时，电接点压力表触点P4使接触器常开触点6闭合，相应的常闭触点5打开。继电器3通电，常闭开关3―1断开，常开开关3―2闭合，另一电动阀门K3开启；此时，常开开关2―2断开，电动阀门K2关闭。正常工作时，此过程循环进行。

　　点；一接触器KM常闭触点；一接触器KM常开触点；2―1一继电器常闭开关；2―2、3―2―继电器常开开关电动阀门间自动切换电路2.3.3电动阀门的自动控制电动阀门的控制电机为三相异步电机，与接触器KM2、KM3相连接，通过控制接触器KM2、KM3来实现三相异步电机三相进电源换向，进而控制电机的正反转，达到电动阀门自动开启闭合的目的。其电路结构图如所示。

　　KM1为PLC控制柜内接触器，KM1接通时，KM1的常开触点1接通，常闭触点2断开，继电器4接通，继而接触器KM2接通，常开触―2闭合，电机得电使阀门开启；KM1失电时，常开触点1断开，常闭触点2闭合，继电器5通电，常开开关5―2闭合，KM3得电，常闭触点KM3―2闭合，电机反转，电动阀门关闭。

　　3系统设计的实际依据根据油田的实际产气量和当地环境等具体条件，需对压缩机、缓冲罐和压力容器等进行选择，达到实际生产要求之后，根据各个设备的参数进行自动化系统设计；在设计过程中，应避免压缩机多次连续启停，超过规定次数而导致压缩机不能正常生产。此外，该自动控制系统在实施时，必须根据油田当地的实际情况和工作环境，选择合适的硬件设备，在进行设备安装、调试和整定后，再投入生产。

　　4结论主要介绍了一种天然气压缩机自动控制系统，通过PLC控制柜对压缩机和电动阀门的控制，实现天然气压缩和装罐。压缩机在长期的运行过程中容易发生损伤等情况，通过PLC对机器运行情况的判断，能够在压缩机产生故障前对其进行预测性的保养与维护。这样能提高机器运行的稳定性，延长其使用期限，避免因设备故障而影响单位正常生产。该系统有以下几点优点：工作可靠，反应迅速，工作效率高；）可以对压缩机及其他设备进行检测，提高运行的安全性；）可以降低能耗，减少不必要的损失；（4）投资少，可以降低生产成本，提高油田经济效益。