LPG壓縮機(jī)油氣系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化方案——以文昌13-1/2油田為例

摘 要

摘要：因液化石油(LPG)回收系統(tǒng)的天然氣壓縮機(jī)潤滑系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)存在不足，致使未凝氣帶液進(jìn)入壓縮機(jī)，造成潤滑油污染，導(dǎo)致軸承和潤滑油泵潤滑不良，磨損加劇，使用壽命降低
摘要：因液化石油(LPG)回收系統(tǒng)的天然氣壓縮機(jī)潤滑系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)存在不足，致使未凝氣帶液進(jìn)入壓縮機(jī)，造成潤滑油污染，導(dǎo)致軸承和潤滑油泵潤滑不良，磨損加劇，使用壽命降低。為此，通過壓縮機(jī)軸承和滑油泵失效損壞分析，對機(jī)組系統(tǒng)的油氣路進(jìn)行了改造優(yōu)化：拆除滌氣罐內(nèi)除沫網(wǎng)，改裝19根高效過濾精度在O.05μm的頗爾纖維濾芯；啟用10μm不銹鋼磁性過濾器；將回油管線引入常溫分離器，利用兩端壓力差排液，同時利用常溫分離器的功能進(jìn)行油氣水分離。由此改善了軸承和滑油泵的潤滑狀況；對操作參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，提高了壓縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和生產(chǎn)時效性，每年節(jié)省維修費(fèi)用約t10萬元(還沒有計(jì)入停機(jī)損失的費(fèi)用)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：LPG；雙螺桿壓縮機(jī)；潤滑油泵；出口凝聚過濾器；進(jìn)口滌氣罐；潤滑系統(tǒng)；優(yōu)化
    文昌13-1/2油田FPSO(浮式生產(chǎn)裝置)的LPG回收項(xiàng)目是中國海洋石油(中國)有限公司湛江分公司從節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的理念出發(fā)，利用FPSO回收原油伴生氣而啟動的改造項(xiàng)目，該項(xiàng)目的實(shí)施，能有效提高對能源的回收率和利用率，并減少二氧化碳等溫室氣體的排放量，同時能取得更好的社會經(jīng)濟(jì)效益。
該裝置的主要回收壓縮模塊配置了兩臺由美國SULLAIR公司生產(chǎn)的PCV40L-50-IOM型噴油式雙螺桿壓縮機(jī)，設(shè)計(jì)排量為3398.3m3/d，最大功率為511.4kW，壓縮機(jī)潤滑油使用CPI CP-1516-150冷凍機(jī)油1000L(SULL AIR公司，Compressor Operation Manual)，主要用于把天然氣從20～50kPa升壓至1200kPa，以滿足LPG回收系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的壓力需求。該壓縮機(jī)機(jī)組在2006年10月投產(chǎn)運(yùn)行，因?yàn)樵鞒淘O(shè)計(jì)不合理，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了壓縮機(jī)和潤滑油泵故障，為此對故障原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的改造措施。
1 壓縮機(jī)軸承和潤滑油泵失效損壞分析
    圖1是LPG壓縮機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)和潤滑油流程示意圖。組分為C3+、C4+的天然氣從一級分離器分離后至進(jìn)口滌氣罐V-3610，清除游離態(tài)的液滴，進(jìn)入壓縮機(jī)K-3620A/B，壓縮機(jī)將原料氣從20kPa壓縮至1206.6kPa，最終在出口凝聚過濾器內(nèi)部進(jìn)行油氣分離[1]。原進(jìn)口滌氣罐內(nèi)鋼絲除沫網(wǎng)無法徹底分離液體，導(dǎo)致含有輕質(zhì)油組分和水分進(jìn)入壓縮機(jī)潤滑油系統(tǒng)壓縮，使?jié)櫥褪艿轿廴救榛捅幌♂?，潤滑物理性能降低。機(jī)組運(yùn)行時要把潤滑油內(nèi)的水分和輕組分分離，需提高出口溫度來達(dá)到目的。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：潤滑油溫度每提高10℃，黏度就會降低50%[2]。因此，壓縮機(jī)在高溫、潤滑效果欠佳的情況下運(yùn)行，會導(dǎo)致自帶滑油泵驅(qū)動銷斷裂頻繁和內(nèi)部齒輪磨損過快而損壞。更嚴(yán)重的是壓縮機(jī)螺桿主副軸承磨損后產(chǎn)生振動上升，軸承內(nèi)滾道慢慢剝落，最終造成振動高而非正常關(guān)停，由此帶來的經(jīng)濟(jì)損失約為30萬元/d。為此，必須對機(jī)組系統(tǒng)流程進(jìn)行分析和評估，對壓縮機(jī)的油氣路流程進(jìn)行部分改造，以優(yōu)化、改善壓縮機(jī)運(yùn)行環(huán)境。
2 優(yōu)化方案
2.1 進(jìn)口滌氣罐改造
    通過項(xiàng)目調(diào)研評估和可行性分析，決定拆除滌氣罐內(nèi)除沫網(wǎng)，改裝19根高效過濾精度在0.05μm的頗爾纖維濾芯，方案經(jīng)過數(shù)次討論優(yōu)化，確定全部預(yù)制好到現(xiàn)場安裝，具體設(shè)計(jì)方案如圖2～4。
    1) 加工3塊平管板(每塊重約20kg)，如圖2所示。
 
    2) 用直流手電鉆在滌氣罐下裙邊上鉆8個Ø10mm的孔，將2條槽鋼架在裙邊上面硬板用4-M8螺栓固定，用2條角鋼附于裙邊下面與槽鋼邊成一體加固，安裝管板井字吊架，然后安裝1號大的管板，再裝2號(中間)管板，最后進(jìn)行濾芯安裝，人從罐體上部下到罐體下部進(jìn)行第三塊管板的安裝如圖3所示。
 
    3) 在管板四周和管板之間的連接部分采用圓形橡膠條和膠墊密封，如圖4所示。
 
2.2 油路改造
2.2.1潤滑油過濾器改造
    原配套0.5μm纖維濾芯精度過小，壓縮機(jī)因潤滑油壓差過大經(jīng)常停機(jī)，重新訂購10μm不銹鋼磁性過濾器，在過濾雜質(zhì)的同時可以有效將金屬雜質(zhì)吸附到濾芯上，減少壓縮機(jī)內(nèi)部運(yùn)動部件因雜質(zhì)而造成的二次損傷。
2.2.2出口凝聚過濾器回油管線改造
在運(yùn)行過程中取樣檢查時發(fā)現(xiàn)出口凝聚過濾器原設(shè)計(jì)的回油管線有大量的液體返回到壓縮機(jī)進(jìn)口，取樣分析內(nèi)含輕質(zhì)油、水和潤滑油，其中輕質(zhì)油占80%，水占15%，滑油占5%。關(guān)閉回油管線10min后取樣回收液量1200mL，按此計(jì)算一個月累計(jì)有510L，如此多液體返回系統(tǒng)循環(huán)，增加了二次污染。針對此情況，果斷地將回油管線進(jìn)行流程改造，將管線引入常溫分離器，利用兩端壓力差排液，同時利用常溫分離器的功能進(jìn)行油氣水分離。改造如圖5所示。
 
3 優(yōu)化效果
3.1 優(yōu)化效果
    1)加裝了19根0.05μm高效分離器濾芯后，進(jìn)口滌氣罐排液能力從原來的15L/h增加到45L/h，
    2) 出口凝聚過濾器取油樣化驗(yàn)顯示輕質(zhì)油含量明顯減少，含水量0.01%，不存在乳化現(xiàn)象。
    3) 未改造前壓縮機(jī)振動曲線振幅波動較大，改造后，振動曲線乎直而且平穩(wěn)，反映出壓縮機(jī)在得到良好潤滑后運(yùn)行平穩(wěn)。
    4) 壓縮機(jī)因自帶泵故障造成非正常停機(jī)次數(shù)由原來每月平均3次，降低為兩個月1次。
    5) 壓縮機(jī)改造前平均壽命3個月，改造后連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5個月沒有出現(xiàn)故障。
    6) 節(jié)省壓縮機(jī)大修維修費(fèi)用約25萬元/次，減少停機(jī)損失約30萬元/d。
    7) 對比改造前、后的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)(如表1所示)可以看出改造后壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)各項(xiàng)參數(shù)較為平穩(wěn)，而且出口溫度和潤滑油溫度明顯降低5℃左右。
表1 壓縮機(jī)系統(tǒng)改造前、后運(yùn)行參數(shù)對照表
描述
參數(shù)
改造前(2008年1～10月)
改造后(2008年11月～2009年3月)
1月
2月
3月
4月
5月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
出口溫度(℃)
＜110
104
103
106
106
107
107
107
107
108
103
103
102
102
102
油溫(℃)
＜85
85
83
86
85
86
89
88
88
87
80
82
81
82
83
壓縮機(jī)振動(mm/s)
＜7.62
7.2
5.4
6
6
6
4
4
4
6.4
4
5
5
5.5
5.5
馬達(dá)振動(mm/s)
＜20
4.8
4.4
5
5
4.5
3.6
4
4
4.2
4
4
4
4
4
    注：表中數(shù)據(jù)為月平均值。
3.2 優(yōu)化效益
    LPG壓縮機(jī)系統(tǒng)油氣路改造費(fèi)用為39.5萬元，項(xiàng)目改造完后，因?yàn)樾蘩砉ぷ髁繙p少，經(jīng)粗略計(jì)算每年節(jié)省維修費(fèi)用約110萬元(還沒有計(jì)入停機(jī)損失的費(fèi)用)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
4 結(jié)論
    1) 通過以上對LPG壓縮機(jī)油、氣系統(tǒng)的改造，提高了整個生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和時效性，為相關(guān)生產(chǎn)單位提供了良好借鑒作用。
    2) 建議在設(shè)計(jì)生產(chǎn)系統(tǒng)的初期，必須考慮工藝和下游設(shè)施設(shè)備的配套性，防止造成不利影響。
參考文獻(xiàn)
[1] 張保山，王治國.文昌13-1/2油田L(fēng)PG回收培訓(xùn)手冊[G].海南文昌：文昌13-1/2油田，2001.
[2] 孫占禮.天然氣加工機(jī)器與設(shè)備[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1994.
 
(本文作者：陳汝澤 周天育 葉冠群 黃敢 蘇華軍 中國海洋石油(中國)有限公司文昌13-1/2油田作業(yè)公司)