雅克拉集氣處理站穩(wěn)定氣壓縮機空冷器變頻改造常小虎，賀蕾，楊剛，李寶棟（中國石化西北油田分公司雅克拉采氣廠，新疆庫車842017）輕烴回收為一體的綜合性凝析氣處理站，于2005年11月建成投產(chǎn)，設(shè)計天然氣處理量為260x104m3/d，凝析油處理量為17x104t/a.雅克拉集氣處理站使用3臺美國庫伯公司生產(chǎn)的CFA34型穩(wěn)定氣壓縮機組，設(shè)計機組額定一級排量490m3/h，二級排量750m3/h，三級排量2000m3/h；設(shè)計一級工作壓力0.7MPa，二級工作壓力2.3MPa，三級工作壓力6.7MPa.壓縮機采用三級壓縮，冷卻方式為空冷，各級壓縮天然氣共同進入空冷器進行冷卻。針對穩(wěn)定氣壓縮機空冷器電機調(diào)速恒定造成的不利影響，實施壓縮機空冷器變頻改造，有效解決了3臺壓縮機空冷器存在的安全隱患、電能浪費和產(chǎn)品收率下降等各類問題，實現(xiàn)了機組的平穩(wěn)高效運行，提升了氣體處理裝置運行時效，節(jié)約了電能，降低了人員勞動強度。建議這技術(shù)在同類油田企業(yè)推廣應用。

　　1前言雅克拉集氣處理站位于新疆庫車縣境內(nèi)，是中國石化雅克拉一大澇壩氣田地面建設(shè)項目的重要組成部分，于2005年11月正式建成投產(chǎn)。雅克拉集氣處理站是集天然氣處理、凝析油穩(wěn)定和輕烴回收為一體的綜合性凝析氣處理站，設(shè)計天然氣處理雅克拉集氣處理站目前使用3臺美國庫伯公司生產(chǎn)的CFA34型穩(wěn)定氣壓縮機組，壓縮機組的作用是將凝析油處理系統(tǒng)中閃蒸出的輕組分增壓，進入天然氣處理裝置進行輕烴回收，是天然氣處理及輕烴回收系統(tǒng)中的重要設(shè)備。

　　設(shè)計機組額定級排量為490m3/h，二級排量為750m3/h，三級排量為2000m3/h；設(shè)計一級工作壓力為0.7MPa，二級工作壓力為2.3MPa，三級工作壓力為6.7MPa.壓縮機采用三級壓縮，冷卻方式為空冷，各級壓縮天然氣共同進入空冷器進行冷卻。

　　2存在問題與對策由于穩(wěn)定氣壓縮機空冷器電機轉(zhuǎn)速固定，無論冬夏，空冷器始終以額定功率和轉(zhuǎn)速運行，設(shè)計中未考慮該地區(qū)冬夏環(huán)境溫度（冬季*低-30°C，夏季*高50C）對空冷器運行效果的影響。盡官冬季米取了相應保溫措施，但因空冷器沒有變頻控制，使用過程中還是存在以下問題：存在安全隱患：冬季運行時，盡管空冷器上百葉窗全部關(guān)閉，并用膠皮蓋住，仍存在穩(wěn)定氣壓縮機因冷量過大，重組分在三級排氣管線聚集，容易使排氣管段和壓力檢測儀表發(fā)生凍堵，機組檢測不到正確的壓力值就會發(fā)出報警乃至自動停機。頻繁停機不僅會影響機組壽命，也會對裝置安全平穩(wěn)運行造成很大影響。

　　電能浪費嚴重：由于戈壁灘晝夜溫差大，穩(wěn)定壓縮機處于室外，受環(huán)境溫度影響較大，環(huán)境溫度低時，天然氣換熱量需求較少，而空冷器電機轉(zhuǎn)速固定，導致運行過程中相當多的能量從風門、擋板中損失，造成不必要的電能浪費。

　　產(chǎn)品收率下降：當環(huán)境溫度較高時，會使天然氣中大量的水分未充分冷凝而直接進入干燥單元，導致原本超負荷運行的分子篩吸附效果降低，從而影響干燥、深冷單元平穩(wěn)運行，降低輕烴、液化氣收率。受環(huán)境溫度影響，穩(wěn)定氣壓縮機組頻繁停機也會導致天然氣大量放空，造成不必要的能源浪和裝置運行與節(jié)能工作。E-mail費及環(huán)境污染。

　　根據(jù)穩(wěn)定氣壓縮機空冷器運行現(xiàn)狀，以減少用電量、優(yōu)化電機運行、保障裝置平穩(wěn)運行為目的，對壓縮機空冷器進行變頻改造。按照現(xiàn)場操作要求，空冷器風機采用自動控制方式進行變頻控制。

　　2.1變頻改造思路采用單閉環(huán)控制系統(tǒng)，以壓縮后天然氣的*佳運行溫度界對應的控制值為給定信號Xs，天然氣實際溫度值YT經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換成反饋信號XF.對給定信號Xs和反饋信號XF的偏差值A(chǔ)T進行PID運算，運算結(jié)果輸出給變頻器。變頻器根據(jù)運算結(jié)果驅(qū)動風扇電機以頻率方變速運行，通過調(diào)整風量大小來改變工藝氣溫度。Rt為外界溫度干擾。溫度高時變頻器輸出頻率增大，電機轉(zhuǎn)速增加；溫度低時變頻器輸出頻率減小，電機轉(zhuǎn)速降低。變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如所示。

　　2.2變頻系統(tǒng)電路穩(wěn)定氣壓縮機空冷器電機采用“變頻”和“非變頻”兩種運行方式，實現(xiàn)“自動”和“手動”兩種控制模式，若一種模式出現(xiàn)故障，可及時切換成另一種模式，減少不必要的停機。其電路原理如所示。

　　2.3實施變頻改造雅克拉集氣處理站分別為3臺穩(wěn)定氣壓縮機空冷器安裝變頻器，并將變頻器控制組態(tài)引入已建DCS系統(tǒng)，中控根據(jù)環(huán)境溫度變化情況，給出控制信號，通過控制變頻器輸出的電壓和頻率改變電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)風機風量自動調(diào)節(jié)，達到減少空冷器冷量的目的，在確保穩(wěn)定氣壓縮機冬季運行平穩(wěn)，減少用電量的同時，避免因停機導致的天然氣放空。

　　3實施效果2012年8月，對穩(wěn)定氣壓縮機空冷器變頻改造后，消除了因冬季氣溫低造成的排氣管段和壓力檢測凍堵而產(chǎn)生的安全隱患。天然氣溫度的自動調(diào)節(jié)，保障了天然氣處理裝置的平穩(wěn)運行。

　　采用變頻控制后，至2013年2月，已節(jié)約電能節(jié)約電費2.668萬元。同時，減少了異常停機帶來的天然氣放空15x104m3，增加了輕烴、液化氣收率，明顯降低了勞動強度。

　　4結(jié)論針對雅克拉集氣處理站穩(wěn)定氣壓縮機空冷器電機調(diào)速恒定造成的不利影響，實施了壓縮機空冷器變頻改造。實踐證明，有效解決了3臺壓縮機空冷器存在的安全隱患、電能浪費和產(chǎn)品收率下降等各類問題，實現(xiàn)了機組的平穩(wěn)高效運行，提升了氣體處理裝置運行時效，節(jié)約了電能，降低了人員勞動強度。建議這一技術(shù)在同類油田企業(yè)推廣應用。