【壓縮機網(wǎng)】煤層氣又稱瓦斯氣，是以甲烷為主的輕烴、二氧化碳、氮氣等組成的混合氣體，屬于易燃、易爆氣體。煤層氣吸附在煤層的微小孔表面及內(nèi)部煤分子之間，含氣量為3.0～16.7m3/t。煤層氣藏的特點是低孔、低滲、低產(chǎn)、低豐度，因此煤層氣的開采與常規(guī)天然氣開采有所不同。煤層氣井的穩(wěn)定開采期較短，大部分時間處于低井口壓力、低產(chǎn)氣量階段。從目前相關(guān)煤層氣井的生產(chǎn)規(guī)律分析，煤層氣井采出率達(dá)到30%以后（其數(shù)據(jù)根據(jù)各地煤層氣井有所差異），產(chǎn)量將開始遞減，前期產(chǎn)量越高的氣井遞減時間越早。為了提高氣井后期的產(chǎn)量，需要盡快引入新的開采工藝及開采設(shè)備。

　　閥組站增壓工藝是煤層氣開采后期提高產(chǎn)量的重要方法，通過煤層氣螺桿壓縮機的抽負(fù)壓能力合理控制管內(nèi)的壓力，可以加快煤層氣從煤層中解析速度，有效提高采收率，煤層氣閥組站螺桿壓縮機的發(fā)展具有一定空間。

　　一、閥組站螺桿壓縮機設(shè)計參數(shù)

　　根據(jù)目前國內(nèi)外井口氣開采經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)場井口條件，選擇具有負(fù)壓抽采能力的電驅(qū)螺桿壓縮機作為閥組站增壓機組主要設(shè)備。該機組為露天安裝，采用防爆變頻電機，以空冷冷卻形式居多，進口溫度控制在20～30℃，出口溫度不大于環(huán)境溫度+15℃。適用工況范圍寬，機組壓力設(shè)計范圍為吸氣-0.2～1.5bar、排氣3～16bar，日處理量10000～20000Nm3/d。

　　該機組整體集成化設(shè)計并考慮車輛運輸限制，以便于整體運輸。機組的進排氣洗滌罐、壓縮機主機、防爆變頻電機、就地控制柜、風(fēng)冷式冷卻器等布置在同一撬裝結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)場只需連接整機進氣口、整機排氣口及排污口。另外，進排氣口同側(cè)布置，方便連接現(xiàn)場管理。

　　1.工藝氣壓縮系統(tǒng)

　　帶有微小顆粒、液滴的煤層氣經(jīng)過進氣管道及閥門進入壓縮機，經(jīng)過進氣洗滌罐將氣液及固體顆粒進行分離，進氣洗滌罐配置有液位開關(guān)與自動排污閥，洗滌罐內(nèi)液位觸發(fā)液位開關(guān)動作后便可以連鎖自動排液。分離后得到潔凈的煤層氣，再經(jīng)過進氣管進入螺桿壓縮機吸氣口。經(jīng)過壓縮后經(jīng)壓縮機排氣口排出，壓縮后的高溫高壓氣體進入油氣分離筒，潤滑油與工藝氣在油分桶中得到分離，分離后的工藝氣含油量小于排放要求，之后工藝氣進入風(fēng)冷冷卻器。冷卻后的工藝氣再經(jīng)過排氣洗滌罐，將冷凝的液體進行分離，排氣洗滌罐同樣設(shè)置有自動排污系統(tǒng)，最終工藝氣經(jīng)過機組排氣閥門排出。

　　2.主機供油系統(tǒng)

　　主機主要依靠進排氣壓差進行供油，油氣分離筒分離潤滑油與工藝氣外還作為潤滑油的油箱。潤滑油系統(tǒng)包含潤滑油冷卻器、溫控閥、潤滑油過濾器、油壓油溫檢測系統(tǒng)等，為螺桿壓縮機的前后軸承、陰陽轉(zhuǎn)子以及機械密封提供潤滑。為保證壓縮機輕載啟動，在螺桿壓縮機排氣口管道設(shè)置有自動回流閥與旁通閥與進氣管道連接。

　　二、螺桿壓縮機的技術(shù)特點

　　1.節(jié)能優(yōu)勢

　　螺桿壓縮機組的氣量調(diào)節(jié)方式采用變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，這也是適應(yīng)煤井口氣量波動最有效的控制方式。進氣壓力穩(wěn)定和節(jié)能時變頻壓縮機的最大優(yōu)勢，尤其是進氣流量波動范圍較大的時候，變頻機組的節(jié)能優(yōu)勢更為明顯。

　　2.穩(wěn)定的排氣露點控制

　　壓縮機在壓縮過程中，噴油螺桿壓縮機需要吸入潤滑油，來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的冷卻、軸承的潤滑，并形成油封降低泄漏量。但潤滑油也會降低排氣溫度，導(dǎo)致工藝氣有冷凝水析出，這會稀釋潤滑油，導(dǎo)致其黏度下降，嚴(yán)重時甚至?xí)p傷軸承、縮短潤滑油使用壽命。通過控制噴油溫度，可以使機組的排氣溫度比排氣壓力露點溫度高出15℃以上，來確保無冷凝水析出，同時需要控制排氣溫度上限低于105℃。

　　3.寬廣的壓縮比

　　噴油螺桿壓縮機可以滿足入口壓力為負(fù)壓的要求，最低負(fù)壓可達(dá)-0.2bar，最高排氣壓力達(dá)到20bar。因為在壓縮過程中有潤滑油進行冷卻，壓縮機的單級壓縮比范圍可以達(dá)到1.5～15.0，單級壓縮就能滿足管網(wǎng)的壓力需求。在保證機組功率、排氣壓力不超過允許相關(guān)要求的條件下，壓縮機可以在寬的工況范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。這一特點與氣井的壓力和流量周期變化相適應(yīng)，可確保氣井長期運行。

　　4.簡潔、安全的潤滑油系統(tǒng)

　　壓縮機機組配置預(yù)潤滑油泵，主電機、壓縮機啟動25s后油泵自動停止運行，機組通過吸排氣壓差供油。壓差供油的優(yōu)點有節(jié)省電費、基本上排除油泵故障、降低噪聲等。由于全滾動軸承的滾珠或滾柱之間有很大的間隙，三分之一的軸承浸泡在潤滑油中或能保證潤滑，因此這類壓縮機不需要使用強制供油方式，只需利用壓縮機的高低壓壓差推動潤滑油鎏金軸承腔并循環(huán)就能實現(xiàn)潤滑。該機組采用一個小功率油泵來供油，油泵僅在壓縮機啟動前作預(yù)潤滑運行，啟動后當(dāng)高低壓差建立起后即停止運轉(zhuǎn)，油泵的能耗幾乎可忽略不計，節(jié)省電力消耗。同時由于油泵運行時間極短，還可大大減少油泵故障的概率、降低整個機組的運行噪聲。

　　5.安全、可靠、智能的自動化控制系統(tǒng)

　?。?）煤層氣的主要成分為甲烷，為易燃、易爆氣體，而整個壓縮機組安裝在防爆區(qū)內(nèi)，因此在機組運行過程中應(yīng)盡可能減少煤層氣的泄漏，特殊設(shè)計的出軸端機械密封可以保證泄漏量滿足使用要求。

　?。?）機組的電氣儀表防爆等級為ExdIIBT4，電纜布線型式及連接方式滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

　?。?）控制系統(tǒng)整體采用成熟的相關(guān)產(chǎn)品，不僅在安全期、交貨期、技術(shù)方面得到保障，還采用先進的PID工藝控制，實時調(diào)節(jié)進氣壓力，確保壓縮機組穩(wěn)定運行。目前隨著相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在Smart Machine的背景下，將傳統(tǒng)控制與物聯(lián)網(wǎng)相融合，推出PLC+IOT網(wǎng)關(guān)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)手機APP數(shù)據(jù)監(jiān)控、報警提示、歷史查詢等功能，做到真正的無人值守。通過IOT網(wǎng)關(guān)還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程透傳，在辦公室就可以進行遠(yuǎn)程的機組調(diào)試和運維工作，該系統(tǒng)還可以根據(jù)現(xiàn)場實際工藝和需求做到多機組群控，實現(xiàn)復(fù)雜工況的節(jié)能、智能運維。

　　三、煤層氣螺桿壓縮機的運行優(yōu)勢

　　1.壓縮機組配置氣量調(diào)節(jié)模塊，可快速響應(yīng)進氣壓力及流量的變化，在部分負(fù)荷運行時節(jié)能降耗。

　　2.螺桿機轉(zhuǎn)子齒面間留有間隙，能耐液體沖擊，可輸送含液氣體、含粉塵氣體。

　　3.螺桿壓縮機無不平衡力，振動小，設(shè)備可以平穩(wěn)高速運行，可無基礎(chǔ)安裝，特別適合快速移動的工況。

　　4.螺桿壓縮機易損件較少、維護保養(yǎng)簡單，大修周期可達(dá)4萬小時以上。

　　綜上所述，煤層氣噴油螺桿壓縮機特別適合煤層氣等低壓、低產(chǎn)氣田的增壓開采。

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