雅克拉集气处理站稳定气压缩机空冷器变频改造

　　雅克拉集气处理站稳定气压缩机空冷器变频改造常小虎，贺蕾，杨刚，李宝栋（中国石化西北油田分公司雅克拉采气厂，新疆库车842017）轻烃回收为一体的综合性凝析气处理站，于2005年11月建成投产，设计天然气处理量为260x104m3/d，凝析油处理量为17x104t/a.雅克拉集气处理站使用3台美国库伯公司生产的CFA34型稳定气压缩机组，设计机组额定一级排量490m3/h，二级排量750m3/h，三级排量2000m3/h；设计一级工作压力0.7MPa，二级工作压力2.3MPa，三级工作压力6.7MPa.压缩机采用三级压缩，冷却方式为空冷，各级压缩天然气共同进入空冷器进行冷却。针对稳定气压缩机空冷器电机调速恒定造成的不利影响，实施压缩机空冷器变频改造，有效解决了3台压缩机空冷器存在的安全隐患、电能浪费和产品收率下降等各类问题，实现了机组的平稳高效运行，提升了气体处理装置运行时效，节约了电能，降低了人员劳动强度。建议这技术在同类油田企业推广应用。

　　1前言雅克拉集气处理站位于新疆库车县境内，是中国石化雅克拉一大涝坝气田地面建设项目的重要组成部分，于2005年11月正式建成投产。雅克拉集气处理站是集天然气处理、凝析油稳定和轻烃回收为一体的综合性凝析气处理站，设计天然气处理雅克拉集气处理站目前使用3台美国库伯公司生产的CFA34型稳定气压缩机组，压缩机组的作用是将凝析油处理系统中闪蒸出的轻组分增压，进入天然气处理装置进行轻烃回收，是天然气处理及轻烃回收系统中的重要设备。

　　设计机组额定级排量为490m3/h，二级排量为750m3/h，三级排量为2000m3/h；设计一级工作压力为0.7MPa，二级工作压力为2.3MPa，三级工作压力为6.7MPa.压缩机采用三级压缩，冷却方式为空冷，各级压缩天然气共同进入空冷器进行冷却。

　　2存在问题与对策由于稳定气压缩机空冷器电机转速固定，无论冬夏，空冷器始终以额定功率和转速运行，设计中未考虑该地区冬夏环境温度（冬季*低-30°C，夏季*高50C）对空冷器运行效果的影响。尽官冬季米取了相应保温措施，但因空冷器没有变频控制，使用过程中还是存在以下问题：存在安全隐患：冬季运行时，尽管空冷器上百叶窗全部关闭，并用胶皮盖住，仍存在稳定气压缩机因冷量过大，重组分在三级排气管线聚集，容易使排气管段和压力检测仪表发生冻堵，机组检测不到正确的压力值就会发出报警乃至自动停机。频繁停机不仅会影响机组寿命，也会对装置安全平稳运行造成很大影响。

　　电能浪费严重：由于戈壁滩昼夜温差大，稳定压缩机处于室外，受环境温度影响较大，环境温度低时，天然气换热量需求较少，而空冷器电机转速固定，导致运行过程中相当多的能量从风门、挡板中损失，造成不必要的电能浪费。

　　产品收率下降：当环境温度较高时，会使天然气中大量的水分未充分冷凝而直接进入干燥单元，导致原本超负荷运行的分子筛吸附效果降低，从而影响干燥、深冷单元平稳运行，降低轻烃、液化气收率。受环境温度影响，稳定气压缩机组频繁停机也会导致天然气大量放空，造成不必要的能源浪和装置运行与节能工作。E-mail费及环境污染。

　　根据稳定气压缩机空冷器运行现状，以减少用电量、优化电机运行、保障装置平稳运行为目的，对压缩机空冷器进行变频改造。按照现场操作要求，空冷器风机采用自动控制方式进行变频控制。

　　2.1变频改造思路采用单闭环控制系统，以压缩后天然气的*佳运行温度界对应的控制值为给定信号Xs，天然气实际温度值YT经温度变送器转换成反馈信号XF.对给定信号Xs和反馈信号XF的偏差值AT进行PID运算，运算结果输出给变频器。变频器根据运算结果驱动风扇电机以频率方变速运行，通过调整风量大小来改变工艺气温度。Rt为外界温度干扰。温度高时变频器输出频率增大，电机转速增加；温度低时变频器输出频率减小，电机转速降低。变频调速系统结构原理如所示。

　　2.2变频系统电路稳定气压缩机空冷器电机采用“变频”和“非变频”两种运行方式，实现“自动”和“手动”两种控制模式，若一种模式出现故障，可及时切换成另一种模式，减少不必要的停机。其电路原理如所示。

　　2.3实施变频改造雅克拉集气处理站分别为3台稳定气压缩机空冷器安装变频器，并将变频器控制组态引入已建DCS系统，中控根据环境温度变化情况，给出控制信号，通过控制变频器输出的电压和频率改变电机转速，实现风机风量自动调节，达到减少空冷器冷量的目的，在确保稳定气压缩机冬季运行平稳，减少用电量的同时，避免因停机导致的天然气放空。

　　3实施效果2012年8月，对稳定气压缩机空冷器变频改造后，消除了因冬季气温低造成的排气管段和压力检测冻堵而产生的安全隐患。天然气温度的自动调节，保障了天然气处理装置的平稳运行。

　　采用变频控制后，至2013年2月，已节约电能节约电费2.668万元。同时，减少了异常停机带来的天然气放空15x104m3，增加了轻烃、液化气收率，明显降低了劳动强度。

　　4结论针对雅克拉集气处理站稳定气压缩机空冷器电机调速恒定造成的不利影响，实施了压缩机空冷器变频改造。实践证明，有效解决了3台压缩机空冷器存在的安全隐患、电能浪费和产品收率下降等各类问题，实现了机组的平稳高效运行，提升了气体处理装置运行时效，节约了电能，降低了人员劳动强度。建议这一技术在同类油田企业推广应用。