對天然氣管道典型離心壓縮機性能預測的分析

黃飛 王海龍

摘 要 天然氣的使用量提升擴大了其實際的建設規(guī)模。在天然氣管道鋪設與工作中，其中所使用的離心式壓縮機十分常見，是當前工業(yè)生產(chǎn)中必備的機械設備，在天然氣管道中的應用能夠更好地保障天然氣的安全運行，基于此，本文對當前在天然氣管道中所使用的典型離心壓縮機性能進行分析，因此為其在天然氣管道中的更好應用奠定基礎。

關(guān)鍵詞 離心壓縮機；天然氣管道；性能預測；喘振分析

在天然氣長輸管道架設系統(tǒng)運行工作的實施中，離心壓縮機是十分重要的旋轉(zhuǎn)設備，在管道的安全運行工作保障中起到了重要的影響作用。但是在當前實際的管道運行中，受到一些工作狀況的影響，可能會發(fā)生一定的不穩(wěn)定事故，且氣體組分在實際的應用中與工作初期的設計可能會存在一定的偏差，利用出廠性能曲線對設備在實際工作中的情況進行預測可能會存在較大偏差，對于實際工況下，氣體組分的實際性能曲線獲取，需要通過對天然氣管線的優(yōu)化調(diào)度方案進行制定加以實現(xiàn)，以此保證天然氣長輸管道的運輸安全。

1 離心壓縮機性能影響及喘振影響因素

1.1 離心壓縮機的性能影響

氣體的運動方向是由進氣口流向出氣口，當氣體在壓縮機中的整體運轉(zhuǎn)過程中，壓縮機內(nèi)部的動能與壓力會受到氣體流轉(zhuǎn)的影響不斷增大。一旦氣體進入液壓機的設備中，其主要的工作動力與運行原理是通過機械所實現(xiàn)，則氣體所產(chǎn)生的壓力會替代原本的動能作用。

1.2 喘振影響因素

在離心壓縮機的整體系統(tǒng)運行中，有周期性且反復不斷的氣流震蕩現(xiàn)象發(fā)生，導致工作軸心呈現(xiàn)低頻率幅度的情況被稱為喘振。在離心壓縮機的運行中，對其產(chǎn)生影響的因素分為：①流量；當機器中流量不斷減小，轉(zhuǎn)速達到最大出口壓力，機組整體進入喘振區(qū)，壓縮機的出口壓力逐漸下降，流量隨之下降，機組發(fā)生喘振。流量降低是喘振現(xiàn)象的根本發(fā)生原因，在實際工作中，需要對壓縮機的運行狀態(tài)加以控制，避免處于低流量情況下運行。②入口壓力；壓縮機入口的壓力低則會加大喘振發(fā)生概率。③入口溫度；當壓縮機的運行處于恒壓恒轉(zhuǎn)速，則入口溫度高會增大喘振發(fā)生性。④轉(zhuǎn)速；當壓縮機出口用氣量確定，轉(zhuǎn)速高會促進喘振的發(fā)生。⑤氣體分子量；壓縮機轉(zhuǎn)速壓力不變時，分子量小則容易發(fā)生喘振[1]。

2 壓縮機性能換算步驟及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)驗證

2.1 換算步驟

主要的設計數(shù)據(jù)、設備結(jié)構(gòu)的各項參數(shù)以及壓縮機本身的新歌能數(shù)據(jù)樣本需要通過對其實際的運行情況所獲取，其中數(shù)據(jù)樣本的獲取可以通過現(xiàn)場的實際檢測所得，通過多變能頭與效率多方面的工作效用將出口的壓力進行實際測量，通過對工作溫度利用熱平衡法對其計算實現(xiàn)，同時可以得出出廠性能曲線，通過性能曲線對設計的性能數(shù)據(jù)加以獲取。

2.2 壓縮機特性線的系數(shù)擬合

壓縮機在使用中，其性能曲線形狀會體現(xiàn)出一定的相近性，通過該性能特征的利用將前后兩重的一元二次通過對其運行中的多方面工作因素綜合建立因變量，以此作為換算之后的樣本數(shù)據(jù)參考值，主要是對壓力比、出口溫度與實際的運行效率等因素數(shù)值的擬合，葉輪轉(zhuǎn)速與天然氣的實際流量作為自變量，通過元多項式的使用對其相同工作情況下的任一葉輪轉(zhuǎn)速與工作流量的特性參數(shù)進行計算。

2.3 現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)驗證

在天然氣的壓縮機應用中，針對其增壓系統(tǒng)的使用設計通常以壓縮機的出入口管線作為流量孔板的安裝要求，在設計中孔板的安裝作用是將氣體在孔板通過之后以節(jié)流作用形成壓差，最終所得的壓差數(shù)據(jù)是防喘振的控制技術(shù)實施核心依據(jù)。針對已經(jīng)運行了的天然氣管道其所使用的離心壓縮機一般是多臺并聯(lián)的運行方式，機組之間的運行轉(zhuǎn)速存在不同的工作情況所形成的差異可能會對整體的計量設備運行產(chǎn)生一定的影響，導致無法為壓縮機的實際運行流量提供準確數(shù)據(jù)，對于單臺壓縮機系統(tǒng)的應用，通常只是對其和喘振之間相關(guān)的孔板差壓，針對現(xiàn)場所采取的孔板計量系統(tǒng)至包含孔板自身與壓差變送器，由于在使用中存在一定的不可控因素影響作用，導致在計算中會存在一定的困難，對性能換算的模型驗證引起一些難度。為保證對模型正確性的性能驗證，需要將孔板的計量原理作為實際依據(jù)，之后對其在壓縮機的實際運行中工作情況的偏離下應該采取的入口流量做到準確保證[2]。

3 離心壓縮機安裝質(zhì)量控制

3.1 聯(lián)軸器的安裝

在離心式壓縮機的安裝中，對其性能的保證需要做到質(zhì)量的精準控制，當前在安裝聯(lián)軸器中存在的誤差可能會對軸瓦產(chǎn)生影響，使其溫度過高出現(xiàn)嚴重的發(fā)熱狀態(tài)、是機組的振動性過大以及設備的嚴重磨損等問題的主要產(chǎn)生原因。因此在整體的離心式壓縮機使用中需要做到對其聯(lián)軸器對中安裝精確度的確保，以此保證機器本身的穩(wěn)定運行，當溫度環(huán)境適宜的情況下，能夠更為容易地將對中的時軸元器件的安裝做到精準保證，以此確保冷態(tài)計算數(shù)值的準確性。

3.2 加強設備的喘振控制

（1）離心壓縮機中的熱氣循環(huán)元器件的作用是對內(nèi)容溫度的控制，當溫度過高達到危險的預定臨界值狀態(tài)時，將內(nèi)部氣體從壓縮機內(nèi)降低，以此提高氣體自出口至入口的整體循環(huán)過程，提高其實際的振動頻率。

（2）設備中的冷氣循環(huán)則與熱氣循環(huán)系統(tǒng)存在明顯的不同，氣體是自壓縮機的內(nèi)部入口開始循環(huán)直至出口，在過程中是通過確保溫度與危險預定值的臨界狀態(tài)降低喘振實際運行中的發(fā)生概率。

3.3 有效控制潤滑油的溫度與油泵開口

一般狀態(tài)下，溫度的控制閥是在離心壓縮機的設備內(nèi)部，以此保證對潤滑油溫度實現(xiàn)有效控制。一旦設備內(nèi)部的潤滑油溫度與所設定溫度范圍值超出，則需要通過控制閥做到對其溫度的有效控制與調(diào)節(jié)，使其能夠更好地回歸至正常狀態(tài)，當溫度過高，則需要與內(nèi)部的冷油器設備相結(jié)合通過冷卻水的應用調(diào)節(jié)溫度高低。

4 結(jié)束語

綜上所述，在當前的工業(yè)化生產(chǎn)生活行為實施中，隨著天然氣建設規(guī)模的擴大，大量的石化企業(yè)在發(fā)展中所實施的生產(chǎn)活動都是以大型的離心壓縮機作為主要的動力設備，在化工生產(chǎn)工作中為高壓氣體實現(xiàn)更好地提供與輸送。離心壓縮機本身的安裝工藝與質(zhì)量控制等方面的性能會對自身的安全運行產(chǎn)生較大影響，因此在使用中需要保證其安裝工藝的規(guī)范化實施，確保所有工作部件的精準性，提高設備的使用壽命。

參考文獻

[1] 李楠.某長輸管線離心壓縮機模型級開發(fā)[J].風機技術(shù)，2018，（5）：

121.

[2] 張勇.離心壓縮機振動故障的分析和處理[J].石化技術(shù)，2018，25

（09）：54.