天然气压气站压缩机组供电优化研究

天然气压气站压缩机组供电优化研究

王耀欣 1 ， 杜义朋 2 ， 付建增 2 ， 田艳永 2 ， 赵胜秋 3

1 国家管网集团西 部管道塔里木输油气分公司 新疆巴州库尔勒 841000 ， 2 中国石油管道局工程有限公司管道投产运行分公司 河北廊坊 065000 ， 3 中油国际管道有限公司 北京朝阳 100000

内容摘要：根据国家的发展战略,天然气作为洁净能源已列入国家重点基础设施建设项目，天然气长输管道建设蓬勃发展，而长输管道的动力来源就是压缩机组，就像心脏一样至关重要。为了使压气站供电中断情况下压缩机组能够继续运行，根据对GE压缩机组各辅助系统和控制逻辑的分析，本文根据项目的实际改造经验，提供了一种GE PGT25+DLE PCL802机型在短时间外部供电失败情况下，保证机组的稳定运行的改造措施，对其带来的经济效益进行了分析。

关键词：站场供电中断，箱体通风，供电改造

一、原因查找与分析

为解决站供电中断导致机组停机，经过多次综合分析和现场实测，在燃气发电机组停机时，影响压缩机组正常运行的因素主要有以下原因。

影响压缩机组正常运行的因素分析表

只要及时恢复压缩机组箱体风机供电电源并在5分钟内及时启动备用燃气发电机组以及空压机组，则压缩机组不会停机。

二、供电改造

（一）供电系统介绍

该站3台975KW燃气发电机组和一台360KW柴油发电机组，平常一台发电机组工作。当燃气发电机组故障停机后，柴油发电机组自动启动，启动并带载时间约为10秒，备用燃气发电机组在柴油机带载后，需要手动启动。柴油机启动后仅给C段母排供电，不给压缩机组MCC供电^[1]。

燃气发电机组控制逻辑：当站内燃气发电机组故障停机后， MCC母线立即失电，则立即断开AB和C母线的联络开关，且立即启动柴油发电机组对C母线供电；燃气发电机组停机后柴油发电机组负荷。现场实测数据： 1、C母线78KW（为倒班村供电）；2、C母线53KW（不为倒班村供电）。压缩机组箱体风机启动电流最大值（变频启动）为160A，在柴油发电机组启动自动切断其对倒班村供电开关后，柴油发电机组有300KW的空余负荷，可以满足2台风机（每台75KW）同时启动要求（一般运行2台压缩机组，每台机组1台风机运行）。

（二）具体改造方法：

1、将箱体风机电源由A/B母线改造至C母线；

2、为了减少压缩机组箱体风机配电柜内变频器启动时间，将配电柜二次系统图电源改为由UPS供电。

（三）效果验证

为了验证改造效果，对每台机组都进行了模拟断电测试，测试方法为：压缩机组箱体风机和母线同时断电，20S后恢复箱体风机电源，180S后恢复母线电源，基本结论如下：

1、经过3台压缩机组共6台/次测试全部获得成功^[2]，符合当站内燃气发电机组停机后柴油发电机组立即启动并在3分钟内启动燃气发电机组、空压机组而压缩机组不会停机的预期要求；

2、每台压缩机组箱体差压从正常运行状态23mmH2O下降到报警值8mmH2O约需要12S左右；

3、在测试期间GG合成油温度、PT轮间隙温度以及矿物油箱差压等基本正常，无较大的变化；

4、压缩机组箱体风机配电柜只能先送动力电，然后给启机命令，否则配电柜会出现故障报警，导致备用风机无法正常启动，为了避免此问题的发生，目前将备用箱体风机切换时间延长到7S（原来为2S）；（站柴油发电机组启机时间约11S，即12S后配电柜得到动力电，约19S后，备用风机得到启动命令启动）^[3]

5、如果在机组平时运行过程中，如果点击了可以进入箱体许可，则备用风机不会切换，且压缩机组停机时间由50S变为30S，所以在运行过程中不应该屏蔽此信号；

三、适用性分析和其他方案对比

（一）适用性分析

对于PGT25+SAC机型，柴油发电机组满足负载要求的站场，该方法适用；

（二）其他改造方案对比

1、与工业型不间断电源UMD（Uninterruput motor Driver）对比：部分站场通过增加UMD,实现站场失电，压缩机组不停机；该方法直接有效，可靠性能更高。但是需要增加UMD投资建设及后期的运行维护成本。

2、通过更改箱体通风压力低停机延时^[4]。由于该方案需要等燃气发电机带载后才能运行箱体风机，夏季温度较高时，箱体温度升高较快，存在一定安全风险。另外，备用燃气发电机组自动启动并带载，没有考虑带载对防冻液温度值的要求，对发电机存在一定风险。

四、经济效益分析

（一）直接经济效益：

减少放空损失，在发电机故障停机后正常自动切换过程中，有效避免压缩机组失电停机而导致机组放空。按照每年发电机组故障停机两次，压缩机组两台同时运行，每年减少停机次数4次，减少放空量4*5000=20000标方。

减少UMD投资和后期运行维护成本，约600万元；

（二）间接经济效益：

减少对正常输气的影响：当2用1备时，停一台机组会使流量减少约200万方/小时，影响全线的输气量，按照每次一个小时可以全部恢复，一年两次发电机故障停机，输气量将减少4*200=800万标方；减少机组维修成本：每次因为外电中断造成机组无法冷拖停机，每次紧急停机都会相应的减少机组的使用寿命，增加机组的维修费用，甚至严重情况会造成机组轴承损坏，机组报废的风险；减少故障处理的人工工时：每次紧急停机都需要人员投入处理突发故障，尤其是在夜间，需要额外的工时。

结束语

根据对GE压缩机组各辅助系统和控制逻辑的分析，通过过对箱体通风风机的供电改造，实现了GE PGT25+DLE PCL802机型在短时间外部供电失败情况下压缩机组能够继续运行的目标，并经过多次实际测试，证明了改造措施有效。此改造方法对站场设备类似的其他站场有一定程度上的参考价值和借鉴意义。

参考文献：

[1]Mark V控制系统培训教程 吴革新 南京燃气轮机研究所。

[2]Mark VIe燃气轮机控制系统及应用 王海峰等 燃气轮机技术2008年12月第四期。

[3]MarkⅥeT Control System Guide，Volume I[M]．GEH一6721。

[4]ToolboxsTT forMark VIeTMControl[M]．GEH一6700。

作者简介：王耀欣，男，新疆新源，（1983-），毕业于西安交通大学电气工程专业，就职于国家管网集团西部管道塔里木输油气分公司。从事机电设备专业相关工作，目前任中哈天然气管道项目CS1站站长。