LPG壓縮機油氣系統(tǒng)運行優(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)的天然氣壓縮機潤滑系統(tǒng)的生產工藝流程設計存在不足，致使未凝氣帶液進入壓縮機，造成潤滑油污染，導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)的天然氣壓縮機潤滑系統(tǒng)的生產工藝流程設計存在不足，致使未凝氣帶液進入壓縮機，造成潤滑油污染，導致軸承和潤滑油泵潤滑不良，磨損加劇，使用壽命降低。為此，通過壓縮機軸承和滑油泵失效損壞分析，對機組系統(tǒng)的油氣路進行了改造優(yōu)化：拆除滌氣罐內除沫網，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；對操作參數進行了調整，提高了壓縮機運行穩(wěn)定性和生產時效性，每年節(jié)省維修費用約t10萬元(還沒有計入停機損失的費用)，取得了較好的經濟效益。
關鍵詞：LPG；雙螺桿壓縮機；潤滑油泵；出口凝聚過濾器；進口滌氣罐；潤滑系統(tǒng)；優(yōu)化
    文昌13-1/2油田FPSO(浮式生產裝置)的LPG回收項目是中國海洋石油(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目，該項目的實施，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濟效益。
該裝置的主要回收壓縮模塊配置了兩臺由美國SULLAIR公司生產的PCV40L-50-IOM型噴油式雙螺桿壓縮機，設計排量為3398.3m3/d，最大功率為511.4kW，壓縮機潤滑油使用CPI CP-1516-150冷凍機油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)生產工藝的壓力需求。該壓縮機機組在2006年10月投產運行，因為原流程設計不合理，在運行過程中出現(xiàn)了壓縮機和潤滑油泵故障，為此對故障原因進行了分析，并提出了相應的改造措施。
1 壓縮機軸承和潤滑油泵失效損壞分析
    圖1是LPG壓縮機生產系統(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口滌氣罐V-3610，清除游離態(tài)的液滴，進入壓縮機K-3620A/B，壓縮機將原料氣從20kPa壓縮至1206.6kPa，最終在出口凝聚過濾器內部進行油氣分離[1]。原進口滌氣罐內鋼絲除沫網無法徹底分離液體，導致含有輕質油組分和水分進入壓縮機潤滑油系統(tǒng)壓縮，使?jié)櫥褪艿轿廴救榛捅幌♂?，潤滑物理性能降低。機組運行時要把潤滑油內的水分和輕組分分離，需提高出口溫度來達到目的。經驗數據表明：潤滑油溫度每提高10℃，黏度就會降低50%[2]。因此，壓縮機在高溫、潤滑效果欠佳的情況下運行，會導致自帶滑油泵驅動銷斷裂頻繁和內部齒輪磨損過快而損壞。更嚴重的是壓縮機螺桿主副軸承磨損后產生振動上升，軸承內滾道慢慢剝落，最終造成振動高而非正常關停，由此帶來的經濟損失約為30萬元/d。為此，必須對機組系統(tǒng)流程進行分析和評估，對壓縮機的油氣路流程進行部分改造，以優(yōu)化、改善壓縮機運行環(huán)境。
2 優(yōu)化方案
2.1 進口滌氣罐改造
    通過項目調研評估和可行性分析，決定拆除滌氣罐內除沫網，改裝19根高效過濾精度在0.05μm的頗爾纖維濾芯，方案經過數次討論優(yōu)化，確定全部預制好到現(xiàn)場安裝，具體設計方案如圖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，最后進行濾芯安裝，人從罐體上部下到罐體下部進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，壓縮機因潤滑油壓差過大經常停機，重新訂購10μm不銹鋼磁性過濾器，在過濾雜質的同時可以有效將金屬雜質吸附到濾芯上，減少壓縮機內部運動部件因雜質而造成的二次損傷。
2.2.2出口凝聚過濾器回油管線改造
在運行過程中取樣檢查時發(fā)現(xiàn)出口凝聚過濾器原設計的回油管線有大量的液體返回到壓縮機進口，取樣分析內含輕質油、水和潤滑油，其中輕質油占80%，水占15%，滑油占5%。關閉回油管線10min后取樣回收液量1200mL，按此計算一個月累計有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顯示輕質油含量明顯減少，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)，反映出壓縮機在得到良好潤滑后運行平穩(wěn)。
    4) 壓縮機因自帶泵故障造成非正常停機次數由原來每月平均3次，降低為兩個月1次。
    5) 壓縮機改造前平均壽命3個月，改造后連續(xù)運轉5個月沒有出現(xiàn)故障。
    6) 節(jié)省壓縮機大修維修費用約25萬元/次，減少停機損失約30萬元/d。
    7) 對比改造前、后的關鍵運行參數(如表1所示)可以看出改造后壓縮機運轉各項參數較為平穩(wěn)，而且出口溫度和潤滑油溫度明顯降低5℃左右。
表1 壓縮機系統(tǒng)改造前、后運行參數對照表
描述
參數
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：表中數據為月平均值。
3.2 優(yōu)化效益
    LPG壓縮機系統(tǒng)油氣路改造費用為39.5萬元，項目改造完后，因為修理工作量減少，經粗略計算每年節(jié)省維修費用約110萬元(還沒有計入停機損失的費用)，取得了較好的經濟效益。
4 結論
    1) 通過以上對LPG壓縮機油、氣系統(tǒng)的改造，提高了整個生產系統(tǒng)的穩(wěn)定性和時效性，為相關生產單位提供了良好借鑒作用。
    2) 建議在設計生產系統(tǒng)的初期，必須考慮工藝和下游設施設備的配套性，防止造成不利影響。
參考文獻
[1] 張保山，王治國.文昌13-1/2油田LPG回收培訓手冊[G].海南文昌：文昌13-1/2油田，2001.
[2] 孫占禮.天然氣加工機器與設備[M].天津：天津科學技術出版社，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)