淺議小型集氣站儀表風(fēng)氣源改進(jìn)
針對(duì)目前靖邊氣田集氣站儀表風(fēng)氣源單一、漏點(diǎn)多、耗氣量大,使用的氮?dú)馄扛鼡Q頻繁,存在氣源中斷,影響站內(nèi)截?cái)嚅y安全使用等情況,提出了新的儀表風(fēng)氣源供氣方式,以經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)思路,徹底解決了小型集氣站的儀表風(fēng)氣源問(wèn)題。
1、現(xiàn)狀及問(wèn)題
截至目前，靖邊氣田已在多座集氣站的進(jìn)站區(qū)、外輸區(qū)安裝了緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y，其儀表風(fēng)氣源都為充裝高壓氮?dú)獾牡獨(dú)馄俊＜瘹庹揪o急氣動(dòng)截?cái)嚅y的儀表風(fēng)在運(yùn)行過(guò)程中暴露出活接頭、絲扣、截?cái)嚅y本體、電磁閥及減壓閥密封圈部件受環(huán)境溫度變化頻繁漏氣等問(wèn)題，氮?dú)馄康念l繁更換增加了氣田生產(chǎn)維護(hù)成本和員工的工作量，如不及時(shí)更換，生產(chǎn)過(guò)程中就會(huì)存在一定的安全隱患。
2、不同儀表風(fēng)供氣源的比較
靖邊氣田集氣站儀表風(fēng)氣源為0.6～0.8MPa的氮?dú)�，只要滿足站內(nèi)的儀表風(fēng)氣源壓力，就可作為供氣源。因此，使用氮?dú)馄�、微型空氣壓縮機(jī)或集氣站內(nèi)天然氣3種氣源均可。
2.1、氮?dú)馄繗庠?/h3>
(1)氮?dú)庠垂夤に嚵鞒獭５獨(dú)馄孔鳛檎緝?nèi)儀表風(fēng)氣源(即動(dòng)力氣源)，其瓶組高壓氮?dú)饨?jīng)供氣總管減壓閥降壓至0.6MPa，降壓后的氮?dú)饨?jīng)管線連接到進(jìn)站區(qū)和外輸區(qū)緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y。氮?dú)庠垂饬鞒桃?jiàn)圖1。
圖1 氮?dú)庠垂夤に嚵鞒淌疽鈭D
(2)氮?dú)馄孔鳛閮x表風(fēng)氣源的缺點(diǎn)。根據(jù)緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y的工作原理可知，只有開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)消耗氮?dú)�，運(yùn)行過(guò)程不消耗氮?dú)狻，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，緊急氣動(dòng)截?cái)嘞到y(tǒng)出現(xiàn)泄漏點(diǎn)，暴露出活接頭、絲扣、截?cái)嚅y本體、電磁閥及減壓閥密封圈部件受環(huán)境溫度變化頻繁漏氣等問(wèn)題。集氣站緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y氮?dú)庀倪^(guò)快，平均1瓶氮?dú)饪墒褂?0～15天，少數(shù)集氣站1瓶氮?dú)饪墒褂?～3個(gè)月，約有8個(gè)集氣站1瓶氮?dú)庵荒苁褂?～5天。氮?dú)馄康念l繁更換，增加了截?cái)嚅y自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換次數(shù)，造成截?cái)嚅y故障增多、使用壽命下降，進(jìn)而增加了緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y的運(yùn)行及維護(hù)成本。
(3)解決措施。第一，儀表風(fēng)管線與截?cái)嚅y、電磁閥及氮?dú)庠唇涌诒M量減少活接，使用生料帶密封纏繞，對(duì)查明泄漏點(diǎn)及時(shí)整改。對(duì)肥皂泡查不出的漏點(diǎn)，使用其他驗(yàn)漏方法，如在儀表風(fēng)氣源中加入加臭劑或色素等示蹤劑查找露點(diǎn)。第二，對(duì)因工作環(huán)境溫度而使電磁閥、減壓閥密封圈等部件塑性變形損壞，對(duì)緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y電磁閥、減壓閥密封圈部件進(jìn)行重新選型。
2.2、微型空氣壓縮機(jī)氣源
(1)微型空氣壓縮機(jī)的選型。目前，市場(chǎng)上的微型空氣壓縮機(jī)主要有往復(fù)式、螺桿式和離心式3種機(jī)型。往復(fù)式壓縮機(jī)在國(guó)內(nèi)微型機(jī)中技術(shù)較為成熟，費(fèi)用較低，每座集氣站配有外電和燃料發(fā)電機(jī)，故推薦選用電驅(qū)往復(fù)式空氣壓縮機(jī)。
經(jīng)調(diào)研，適合本站的微型空氣壓縮機(jī)根據(jù)排氣量分3類機(jī)型：排氣量\0.1m3/min;排氣量\0.2m3/min;排氣量\0.3m3/min。
(2)供氣工藝流程及技術(shù)要求�？諝饨�(jīng)過(guò)濾器進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，壓縮后的空氣經(jīng)過(guò)冷干機(jī)后進(jìn)入過(guò)濾器過(guò)濾，過(guò)濾后的空氣進(jìn)入空氣儲(chǔ)蓄罐儲(chǔ)集，并進(jìn)入站內(nèi)儀表風(fēng)總管。
微型空氣壓縮機(jī)供氣原理與氮?dú)馄抗庠眍愃�，壓縮后的空氣替代氮?dú)庾鳛楣庠聪蚓o急氣動(dòng)截?cái)嚅y供氣;不同之處為當(dāng)空氣儲(chǔ)氣罐氣量達(dá)到某一設(shè)定壓力時(shí)，微型空氣壓縮機(jī)自動(dòng)開(kāi)啟并向儲(chǔ)氣罐充氣，達(dá)到某一設(shè)定壓力后，微型空氣壓縮機(jī)自動(dòng)關(guān)閉。微型空氣壓縮機(jī)供氣系統(tǒng)中加入了冷干機(jī)、過(guò)濾器和減壓閥，其作用是冷凝、干燥壓縮后的空氣，進(jìn)一步過(guò)濾、調(diào)節(jié)壓縮后空氣壓力。
(3)空氣壓縮機(jī)理論開(kāi)啟頻率計(jì)算。已知集氣站站內(nèi)緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y的理論耗氣速度為1.5L/s，即每分鐘消耗氮?dú)?0L，結(jié)合微型空氣壓縮機(jī)的相關(guān)性能參數(shù)，選擇排氣量為0.1m3/min的微型空氣壓縮機(jī)即可滿足截?cái)嚅y的氣量需求。
結(jié)合目前靖邊氣田集氣站緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y氮?dú)馄渴褂弥芷冢傻贸鑫⑿涂諝鈮嚎s機(jī)理論開(kāi)啟頻率公式
式中
F為微型空氣壓縮機(jī)理論開(kāi)啟頻率(h/次);
Q1為微型空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐壓力下降到0.6MPa時(shí)的消耗氣量(L);
Q2為氮?dú)馄繅毫τ?2.5MPa下降到0.6MPa時(shí)的消耗氣量(L);
N為氮?dú)馄渴褂弥芷?d)。
按1瓶氮?dú)庾钌偈褂弥芷跒?5d計(jì)，且微型空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐容積至少65L，排氣壓力為1.5MPa時(shí)，微型空氣壓縮機(jī)的理論開(kāi)啟頻率計(jì)算結(jié)果如下
即微型空氣壓縮機(jī)至少每隔44.6h開(kāi)啟1次。
(4)空氣壓縮機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)。第一，相比氮?dú)馄抗夥绞�，微型空氣壓縮機(jī)供氣方式的優(yōu)點(diǎn)是壓縮空氣成本低廉，壓縮的空氣是取之不盡的，可以持續(xù)不間斷地向緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y供氣，減少了工作量，提高了工作效率，解決了站內(nèi)儀表風(fēng)漏氣而引起的運(yùn)行成本增加的問(wèn)題。第二，空氣壓縮機(jī)理論開(kāi)啟頻率低，避免頻繁啟動(dòng)，降低了動(dòng)設(shè)備的故障率，保證了集氣站內(nèi)儀表風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。
2.3、集氣站內(nèi)自用氣氣源
(1)站內(nèi)天然氣作為儀表風(fēng)氣源工藝流程。利用集氣站內(nèi)外輸天然氣作為儀表風(fēng)氣源，將外輸區(qū)自用氣管線增加調(diào)壓器，適合儀表風(fēng)壓力的天然氣連接到氣源總管。
(2)天然氣作為儀表風(fēng)氣源的優(yōu)點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)包括：1供氣穩(wěn)定;o整個(gè)供氣流程中鋼管連接都采用焊接方式，減少了活接頭;。整個(gè)供氣系統(tǒng)只有安裝費(fèi)用，運(yùn)行成本低;。與微型空氣壓縮機(jī)相比，無(wú)需機(jī)械設(shè)備的維修與保養(yǎng)及專業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)支持。
(3)天然氣作為儀表風(fēng)氣源的缺點(diǎn)。其缺點(diǎn)包括：1天然氣是易燃、易爆氣體，整個(gè)供氣系統(tǒng)又不能保證"零"漏點(diǎn)，天然氣泄露在空氣中存在著安全隱患;2天然氣中含水和H2S，會(huì)腐蝕緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y供氣系統(tǒng)。
3、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)
(1)氮?dú)馄孔鳛闅庠茨昶骄\(yùn)行成本。由于集氣站內(nèi)儀表風(fēng)系統(tǒng)存在漏氣問(wèn)題，平均每瓶氮?dú)馐褂弥芷趦H為15d，按目前每瓶氮?dú)鈨r(jià)格200元(含運(yùn)輸費(fèi)用)，集氣站年平均運(yùn)行320d計(jì)算，氮?dú)馄抗庠茨昶骄\(yùn)行成本為4400元。
針對(duì)集氣站儀表風(fēng)漏氣問(wèn)題加強(qiáng)整改，結(jié)合有效管理，集氣站平均每瓶氮?dú)獾氖褂弥芷趯?huì)提升。根據(jù)不同氮?dú)馄渴褂弥芷�，可得出不同氮�(dú)馄抗庠茨昶骄\(yùn)行成本(見(jiàn)表1)。
表1 不同工況下氮?dú)馄抗庠茨昶骄\(yùn)行成本
(2)微型空氣壓縮機(jī)作為氣源年平均運(yùn)行成本。根據(jù)目前集氣站緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y運(yùn)行情況，V-0.1/15防爆型微型空氣壓縮機(jī)能夠滿足緊急氣動(dòng)截?cái)嚅y的運(yùn)行。增加微型空氣壓縮機(jī)設(shè)備購(gòu)置費(fèi)8700元(含干燥器、過(guò)濾器等配套設(shè)備)，管線材料費(fèi)用600元，施工費(fèi)用2000元，年平均維護(hù)費(fèi)用700元(過(guò)濾器等部件)，若微型空氣壓縮機(jī)使用年限為15年，則年平均運(yùn)行成本為1220元。
(3)集氣站內(nèi)自用氣供氣源年平均運(yùn)行成本。
安裝集氣站內(nèi)天然氣儀表風(fēng)氣源系統(tǒng)費(fèi)用約為8000元(含測(cè)爆儀)，主要為一次性投資，日常消耗氣量的費(fèi)用可以忽略。
4、結(jié)語(yǔ)
(1)分析以上集氣站的3種儀表風(fēng)氣源，可以認(rèn)為3種方式都能持續(xù)、穩(wěn)定地為站內(nèi)儀表風(fēng)系統(tǒng)提供氣源。
(2)從經(jīng)濟(jì)方面考慮，站內(nèi)天然氣作為儀表風(fēng)氣源最為劃算。
(3)從安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)綜合角度考慮，微型空氣壓縮機(jī)供氣源作為集氣站儀表風(fēng)氣源是可行的。
