浅谈地下储气库用注气压缩机的研发与制造
双台子储气库压缩机选型及运行分析
DOI ：10.3969/j.issn.1001-2206.2023.04.005双台子储气库压缩机选型及运行分析于奇中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦124010摘要：天然气压缩机是地下储气库建设中的核心设备，其选型、应用及运行分析是储气库设计的关键环节。
通过分析不同类型压缩机特点、工作原理及其适用工况，对比其优缺点，结合工程实际，确定双台子储气库压缩机类型、机型、驱动方式及整体压缩机配置。
对不同工况下压缩机运行进行分析，以期为后续地下储气库建设中的压缩机选型提供参考。
关键词：天然气压缩机；地下储气库；设备选型；运行分析Selection and operation analysis of compressor in Shuangtaizi gas storageYU QiChina Liaohe Petroleum Engineering Co.,Ltd.,Panjin 124010,ChinaAbstract：Natural gas compressor is the core equipment in the construction of underground gas storage.Its selection,application,and operation analysis are the key points in the design of gas storage.By analyzing the characteristics,working principles,and applicable conditions of different types of compressors,their advantages and disadvantages are bined with the engineering practice,the type,model,driving mode,and overall compressor configuration of the Shuangtaizi gas storage compressor are determined.This paper also analyzes the operation of compressors under different working conditions to provide references for the selection of compressors for underground gas storage in the future.Keywords：natural gas compressor;underground gas storage;equipment selection;operation analysis地下储气库是将天然气经过压缩机压缩以后，注入枯竭的气（油）藏、地下盐穴溶腔或其他地质构造中加以储存，在消费高峰期采出以满足天然气用气市场需求的一种储气设施[1-2]。
概述地下储气库地面工程设备
概述地下储气库地面工程设备地下储气库作为一种重要的天然气储备设施，在我国能源安全保障方面发挥着举足轻重的作用。
地面工程设备是地下储气库建设与运行的关键组成部分，其性能和可靠性直接影响到储气库的运行效率和安全。
本文将对地下储气库地面工程设备进行简要概述，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
一、地下储气库概述地下储气库是一种利用地下空间储存天然气的设施，主要由地下储气层、地面工程设备和输气管道等组成。
在我国，地下储气库地面工程设备主要包括气藏井、储气井、注气井等。
二、地面工程设备分类地面工程设备可分为以下几类：1.钻井设备：包括钻机、钻头、钻杆、钻井液循环系统等。
2.储气井设备：包括储气井筒、井口装置、密封系统等。
3.注气设备：包括注气泵、注气管道、流量计等。
4.压缩天然气（CNG）设备：包括压缩机、储气瓶、充气阀等。
5.输气管道设备：包括管道、阀门、补偿器、管道防腐等。
6.气体处理设备：包括脱水、脱硫、分离等装置。
7.控制系统设备：包括监测仪表、自动化控制系统等。
三、设备特点及应用1.设备特点：地下储气库地面工程设备具有高可靠性、安全性、抗腐蚀性、抗磨损性等特点，能适应复杂的地质条件和气候环境。
2.应用范围：地面工程设备广泛应用于天然气勘探、开发、储运等领域。
四、设备选型与配置1.设备选型：根据地下储气库的地质条件、气藏特性、储气规模等因素，选择适合的地面工程设备。
2.设备配置：合理配置各类设备，确保地面工程系统的完整性、稳定性和可靠性。
五、运行管理与维护1.运行管理：建立健全地面工程设备运行管理制度，确保设备安全、高效运行。
2.设备维护：定期对地面工程设备进行检查、维修和保养，提高设备使用寿命和运行效率。
六、发展趋势与展望1.设备大型化、集成化：随着地下储气库规模的不断扩大，地面工程设备将向大型化、集成化发展。
2.高新技术的应用：地面工程设备将越来越多地应用新材料、新技术，提高设备性能和可靠性。
浅谈机械制造企业压缩空气系统设计
浅谈机械制造企业压缩空气系统设计摘要：通过对机械制造企业用气特点及压缩空气设备性能分析，设计机械制造企业的压缩空气系统。
关键词：压缩空气系统机械制造企业工业企业生产过程中都使用压缩空气做为载能工质，生产和净化压缩空气的用电占企业生产用电量的10~20%左右，在企业规划设计时，做好压缩空气系统的规划设计，能有效降低公司能耗，减少生产成本，本文主要从空压机站房、设备选型、压缩空气管网等方面论述机械制造企业的压缩空气系统设计。
压缩空气在机械制造企业的主要用途是板材切割、设备控制、装配、喷涂、喷砂、吹扫等场合。
在生产过程压缩空气需求主要有以几个特点：①、压力从0.3MPa~1.5MPa都有设备使用，但主要集中在0.5MPa~0.65MPa范围内，只有切割机等小部分设备用气压力大于0.7MPa，铁屑及粉尘吹扫压力小于0.4MPa。
②、各零部件加工时间差异，生产过程中用气量波动大。
③、设备控制、装配等大部分设备、工艺用气含水量要求都低于4级（≦3℃），只有喷涂、试验及测量设备等少部分用气含水量要求在3级（≦-20℃）。
一、空压站设计1.1空压站选址目前输送压缩空气的管道主要有不锈钢、碳钢管、聚乙烯管道等。
因为受材质、制造工艺及使用过程中腐蚀影响，压缩空气管道存在一定的粗糙度，在输送压缩空气过程中，会产生压降，消耗能源，管道压降及能耗可用以下计算公式确定。
压降计算公式：△P压力=1.15（ρν2/2（103λL/d+∑Ꜫ))+10ρ，单位：paΡ--压缩空气密度；ν压缩空气流速；λ摩擦阻力系数；d管道内径；L管道长度；∑Ꜫ局部阻力系数总和管道压降产生能耗计算公式：∆P能耗=Ꜫ*（△P压降)/(p压力)*60：单位（kWh）例：一台空压机比功率为6kw/(m3/min)，末端需求压力为0.7MPa，当使用DN100管径的碳钢管输送压缩空气时，求输送每立方米气体增加的每米能耗。
解：1、根据压降公式计算每米管道的压降：△P压力=1.15（ρν2/2（103λL/d+∑Ꜫ))+10ρ(h2-h1)=1.15(1.28*10*10/2（1000*0.0352*1/100））=157pa。
地下储气库工艺技术
地下储气库工艺技术地下储气库是一种能够将气体储存于地下空腔中的工程技术。
它可以作为能源之间的储备系统，储存多余能源以供不足时使用，从而能够平衡能源的供需关系，提高能源的利用效率。
地下储气库的建设工艺技术包括选址、构造设计、岩土工程、采矿、封堵等几个重要方面。
首先，选址是地下储气库建设的基础。
选址的关键要点包括地质条件、地下空腔的规模和稳定性、与外界的水文地质关系等。
需要优先选择地质条件稳定、地下空腔规模适当且不与水源等重要资源冲突的区域作为合适的选址。
其次，构造设计是地下储气库建设的核心。
它主要包括地下储气库的尺寸和形状的确定、地下空腔的分布和连接、密封、支护结构等内容。
针对不同的储气库类型，需要根据实际情况设计出合理的构造方案。
岩土工程是地下储气库建设中的重要环节。
它主要包括岩土开挖、支护和加固等工程技术。
在进行地下空腔开挖时，需要根据地质条件选择合适的开挖方法，并进行相应的支护措施以确保地下空腔的稳定性和安全性。
采矿是地下储气库建设的核心环节。
它包括地下空腔的开挖和储气设备的安装。
在进行地下空腔开挖时，需要根据设计要求控制开挖进度和尺寸，并在空腔内安装储气设备，如容器、管道等。
最后，封堵是地下储气库建设的关键步骤。
它主要包括地下空腔的封闭和防渗漏设计。
在进行地下空腔封堵时，需要选择合适的材料和技术，确保封堵效果良好，防止气体泄漏和地下水的渗入。
地下储气库工艺技术的关键点在于科学合理地进行选址、构造设计、岩土工程、采矿和封堵。
只有通过合理的工艺技术，才能有效地确保地下储气库的稳定性和安全性。
随着能源需求的增加和可再生能源的发展，地下储气库工艺技术将会进一步完善和发展，并为能源储备和利用提供更多的可能性。
压缩空气储能系统储气库选址研究报告
压缩空气储能系统储气库选址研究报告压缩空气储能系统是一种利用电能将空气压缩储存，然后在需要用电的时候释放空气以驱动涡轮发电机产生电能的技术。
为了实施压缩空气储能系统，储气库的选址是非常关键的一步。
本研究报告将对压缩空气储能系统储气库选址进行详细研究。
首先，需要考虑的因素是地质条件。
储气库的选址应在地质条件良好的区域，避免地质灾害和其他地质问题对储气库的运行和安全产生影响。
需要考虑的地质因素包括地下岩层的稳定性、地下水位和含水层的情况等。
研究人员可以借助地质勘探和地球物理勘探等方法来评估选址区域的地质条件。
其次，需要考虑的因素是地理条件。
储气库的选址应在交通便利、基础设施完善的地区，以便实现气体的运输和储气库的运营。
此外，选址区域应远离居民区和重要的生态环境，以减少对周边环境的影响。
第三，需要考虑的因素是环境条件。
储气库的选址应在空气质量良好的地区，以减少对环境的污染和负面影响。
此外，选址区域的气候条件也应考虑在内，因为气候条件对储气库的运行和效能有重要影响。
最后，经济因素也是选址的考虑因素之一、选址区域应具备低成本和高效率的要求，以确保储气库的建设和运营能够获得可持续的经济收益。
基于以上考虑因素，我们建议选址研究人员通过综合评估选址区域的地质、地理、环境和经济条件，综合权衡各项因素，选择最优的储气库选址。
同时，研究人员可以借助地理信息系统和其他相关技术手段，对不同选址方案进行模拟和分析，以评估其可行性和效益。
对选址方案的评估结果可以为决策者提供重要参考，确保储气库的建设和运营能够取得最好的效果。
枯竭气藏型储气库地面工艺设计及技术研究
枯竭气藏型储气库地面工艺设计及技术研究摘要：随着国家大力实施“煤改气”以及车用、分布式能源快速发展，特别是工业用气量增幅明显，需求量远超预期水平，从国家至各个市场主体对于调峰能力的需求极为迫切。
地下储气库调峰、ＬＮＧ调峰、气田调峰等是世界上常规储气调峰措施，相比ＬＮＧ和气田调峰，地下储气库具有容量大、储气压力高、受环境气候影响小等优势，是季节调峰的最主要手段。
目前，枯竭气藏型储气库依托长输管线建设，建成后将进一步缓解天然气供应压力，并有效服务管道沿线地区。
“十四五”期间储气库的注气资源有保障，目标市场季节调峰、应急供气需求形势严峻，迫切需要建设枯竭气藏型储气库。
本文主要分析枯竭气藏型储气库地面工艺设计及技术研究。
关键词：枯竭气藏型储气库；地面工艺设计引言枯竭气藏型储气库依托长输管线建设，气源充足，根据枯竭气藏型储气库地质、注采工程研究方案与天然气目标市场需求研究结果，采用一级布站工艺进行整体规划设计，包括１座注采站、２口注采井及配套工程。
采出气处理工艺采用井口气量控制装置、注采合一和三甘醇脱水集成工艺技术，充分利用气藏高温、高压能量，同时选用２台电机驱动往复式注气压缩机，通过优化工艺，降低节流损失，实现高效安全运行。
枯竭气藏型储气库建成后对保障我国中东部发达地区城市群经济持续发展、社会稳定意义重大。
1、枯竭气藏型储气库建设必要性1.1储气库建设响应国家能源整体规划要求《天然气发展“十三五”规划》明确提出要增加储气库建设能力，逐步建立以地下储气库为主，气田调峰、ＣＮＧ和ＬＮＧ储备站为辅的综合性调峰系统，指出重点推进天然气储存、调峰能力，并要求到２０２０年地下储气库的储存能力达到１４８×１０８ｍ３。
1.2储气库保障中石化天然气储存和销售能力国家储气相关文件明确提出：到２０２０年，供气单位要具备高于其年销售量１０％的天然气储备能力。
２０１９年中国石化天然气产量２９６．７４×１０８ｍ３，同比增长７．２１％。
地下储气库建设技术研究现状及建议
地下储气库建设技术研究现状及建议随着能源需求的不断增长和环保意识的提高，气体储存和运输技术的研究和发展变得越来越重要。
地下储气库作为一种重要的气体储存方式，近年来受到了广泛的关注和研究。
本文将介绍地下储气库建设技术的现状，并提出建议以促进该技术的发展。
一、地下储气库建设技术的现状1. 储气库类型地下储气库可以分为天然气储气库和人工气储库两种类型。
天然气储气库是利用地下天然气储层来存储天然气。
人工气储库则是通过在地下挖掘储气腔室来存储气体。
2. 储气库建设技术地下储气库的建设技术可以分为以下几个方面：（1）地质勘探技术。
在选择储气库地点时，需要进行详细的地质勘探，以确定地下储气层的地质结构和物理性质。
（2）储气腔室建设技术。
储气腔室的建设需要采用钻孔技术或者爆破技术来进行。
在建设过程中需要考虑到储气腔室的尺寸、形状和稳定性等问题。
（3）储气库封堵技术。
为避免气体泄漏，需要对储气库进行封堵。
常用的封堵技术包括水泥浆封堵和钢筋混凝土封堵。
（4）管道连接技术。
将储气库和输气管道连接需要采用特殊的管道连接技术，以确保气体输送的安全和稳定。
二、地下储气库建设技术的建议1. 加强地质勘探技术的研究地质勘探是储气库建设的关键环节，需要采用先进的地质勘探技术来确定储气层的地质结构和物理性质。
因此，应加强对地质勘探技术的研究和开发，以提高地下储气库的选址准确性和建设效率。
2. 推广新型储气腔室建设技术传统的储气腔室建设技术存在一些问题，如建设周期长、成本高、对环境影响大等。
因此，应推广新型的储气腔室建设技术，如水力喷射法、液态注浆法等，以提高储气腔室建设效率和质量，降低建设成本和对环境的影响。
3. 加强储气库封堵技术的研究储气库的封堵技术是保证储气库安全的关键环节。
现有的封堵技术存在一些问题，如封堵效果不稳定、使用寿命短等。
因此，应加强储气库封堵技术的研究和开发，以提高封堵效果和使用寿命，确保储气库的安全性。
4. 提高管道连接技术的安全性和稳定性储气库和输气管道的连接是气体输送的关键环节。
国外地下储气库的技术与发展
国外地下储气库的技术与发展最早的天然气地下储气库是1916年在美国利用枯竭气田建造的，开创了地下储气的先例。
迄今在世界各地天然气地下储气设备总有效容积约250Gm3，共建立了551座地下储气库，其中425座主要是利用枯竭油气田，83座是利用含水构造层，39座是利用含盐岩层，4座是利用废弃矿井。
到目前为止，美国、加拿大、丹麦、德国、法国、前苏联和英国等，对利用枯竭油气田建造地下储气库，都已有了多年的实践，并进行了系统的研究，积累了丰富的经验。
一、建设地下储气库的规划要点天然气地下储气库主要由地下储集层、气井及地面设施等基本部分构成。
地面设施包括压缩机站、集输系统、气体处理和计量站。
地下储气库的建设需具有一定条件，要符合储气要求的技术特性，主要包括：1、地质条件的选择地下储集层应具有较高渗透性(一般在250～1000 mD)的非固结砂层，以中细砂为特征，比较结果表明：非固结砂层构造的储气容量、运行气量和气田峰值都好于固结砂层。
顶部盖层密闭性能要好，以保证竖向和侧向不漏气，选取的顶部盖层一般是由压实的层状粘土和其它细粒矿物质所组成的页岩，为致密的不渗透岩层。
弱的水驱，以避免抽气时随储气压力的降低，边水和底水进入气藏，使气藏孔隙空间的体积缩小，有效容积减少，降低采收率。
要求能承受较大波动的日回采量和注入流量。
2、完整的技术数据首先必须有确定的储气库开发参数，主要包括原枯竭油气田的孔隙度、渗透率、储集层厚度分布等值线、原始地层压力、含水饱和度以及最大储气能力、全部井数和井口压力等，这些参数能说明地质构造特点和对输配系统的要求。
在掌握原始地层参数的基础上，还需要进行技术经济分析和各种方案的比较，包括确定储气库的总容积、有效容积、气帽容积；注入和排出燃气的功率消耗；储气库充气和排气所需的时间；钻井、地面设施及与输配系统的连接等所需的投资规模。
二、数值模拟分析的研究模拟分析是80年代开始兴起的，目前已成为油气母开发、设计和监控的最重要手段。
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ｌ使用维修 ｌ Ｓｅｎ，ｉｃｅ＆Ｍａｉｎｔｅｎａｒｗｃ
浅谈地下储气库用注气压缩机的研发与制造 周生伟 （中国石油集团济柴动力总厂，山东济南２５０３０６）
【摘要】：储气库注气压缩机作为一种高端动力装备在研发和制造上有着诸多问题亟待解决，国内还没有一家企业能够生 产。从注气压缩机的使用工况进行分析，给出了总体研制要求，根据总体要求阐述了注气压缩机研制过程中应注意的几个 重要参数并对关键零部件的研制重点进行了探讨。 【关键词】：地下储气库；注气压缩机；研制；气阀；压缩缸 中图分类号：ＴＨ４５７ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００６—２９７１（２０１４）０１—００４６—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｆｏｒ Ｕｎｄｅｒ－ ｇｒｏｕｎｄ Ｇａｓ Ｓｔｏｒａｇｅ ＺＨＯＵ Ｓｈｅｎｇ・ｗｅｉ （ＣＮＰＣ Ｊｉｃｈａｉ Ｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｊｉｎａｎ ２５０３０６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｅｎｄ ｐｏｗｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｇａｓ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｓ ｓｔｏｒａｇｅ ｈａｓ ｍａｎｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｔｏ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ＆ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ．Ｓｏ ｆａｒ，ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｃｏｍｐａｎｙ ｃａｎ ｐｒｏｄｕｃｅ ｉｔ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｇａｓ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ａｎｄ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｓｅｖ— ｅｒａｌ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｉｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｇａｓ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｏｆ ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｓ ｓｔｏｒａｇｅ；ｇａｓ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ；ｇａｓ ｖａｌｖｅ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｃｙｌｉｎｄｅｒ
１引言 ； 地下储气库是大量储存天 然气的一种有效方式，是在较 深的地层，利用封闭的岩层构 造储气，具有储气容量大、压 力高、成本低的特点。它对调； 节冬夏季节天然气供需矛盾， 保障用户需求、优化集输系统 运行等具有重要作用，是发挥 长输管线输气能力、解决用户 用气不均匀、满足城市调峰及 应急供气的最有效手段。 注气压缩机是地下储气库 的“心脏”设备，作用是将输
收稿日期：２０１３—０８—１２
气管线送来的天然气加压后注 人地下气藏。根据ＳＹ／Ｔ６６３８— ２００５《天然气长输管道和地下 储气库工程设计节能技术规范》 建议：地下储气库注气压缩机 宜选用往复压缩机。注气压缩 机作为一种高端动力装备与其 它用途压缩机相比有着独自的 特点和要求。目前，国内还没 有一家企业能够生产，国内已 建和在建的储气库注气压缩机 全部依赖进口。国外注气压缩 机的生产厂家主要集中在美国， 以库珀公司、艾里尔公司和德 莱赛兰公司为代表。 中国石油集团济柴动力总 厂成都压缩机厂研制的国内首 台拥有自主知识产权最大功率 高速往复活塞式天然气压缩机 组一ＲＴＹ３３６０（３５００ ｋＷ）压缩 机组用于油气田增压集输已运 行７０００ ｈ，该机组自使用以来， 噪声低、振动小，运行安全平 稳，各项指标达到或优于设计 标准要求。本文根据注气压缩 机的工况特点，提出总体研制 要求，在ＲＴＹ３３６０压缩机成功 研制经验的基础上，归纳总结 压缩机研制过程中应注意的几 个重要参数并对关键零部件的
２０１４年叭期（总第２４３期）■ 研制重点进行探讨，为类似产 品的研发和制造提供参考。 ２工况分析 地下储气库注气系统具有 高出口压力、高压比、高流量 以及压缩机出口压力波动大的 特点。注气压缩机需要适应输 气管道的参数变化要求，入口 压力随输气管道压力的变化而 变化，同时注气量要随着储气 库季节调峰气量的变化进行调 整。以大港储气库群板中北高 点地下储气库为例，压缩机人 口压力变化范围１．８～２．６ ＭＰａ， 流量波动范围６０～９０万ｍａ／ｄ。 压缩机出口压力需要满足注气 井井口压力的不断升高要求， 在注气期，管道来气源源不断 地通过注气压缩机注入地下， 井口压力随着天然气不断注入 而不断升高，从注气初期的十 几ＭＰａ升高到注气末期的３Ｏ ＭＰａ，这就要求注气压缩机能够 适应地层压力的不断变化。以 板中北高点地下储气库为例， 注气初期其井口压力为ｌ２．２ ＭＰａ，到注气末期井口压力达到 ２６．０８ ＭＰａ。注气工艺简易流程 如图１所示。 ３总体研制要求 注气压缩机由于用途的特 殊性，要求必须具备高可靠性。 高可靠性指标为连续运行时率 大于６０００ ｈ，大修周期大于 ４００００ ｈ，各零部件的设计和选 用必须满足高可靠性要求。在 压缩机主机的研制中，要遵循 以下原则： （１）压缩机能够在设计转 速的７５％～１００％范围内安全运 行； （２）活塞最高允许平均速 度为３００ ｍ／ｍｉｎ； （３）每级气缸的最高允许 排气温度不得超过１５０℃； （４）反向角足够大，保证 十字头销及其衬套之间充分润 滑； （５）最大活塞杆负荷小于 最大允许活塞杆负荷的８５％； （６）注人地层的天然气所 含润滑油量不超过ｌｘｌＯ ； （７）压缩机气缸配置手动 可调余隙装置。 ４主要参数及配置 储气库注气要求压缩机的 排量都比较大，因此压缩机机 型都比较庞大，根据装置的不 同和对进出口压力要求的不同， 旋风分离器 图１ 注气工艺流程简图 疆２０１４年０１期（总第２４３期） 压缩机的级数 也不同。决定 压缩机机型的 主要参数包括 级数、列数、 平均活塞速度、 活塞杆负荷等。 ４．１ 压缩机级 数的确定 压缩机的 使用维修ｉ ｝ｅ ８＆Ⅵ ＩＩｌ￣！ＺｌｅｌＺ￣＇ｅＹ 级数主要受到级排气温度的限 制。美国石油学会标准ＡＰＩ６１８ （石油、化工及及气体工业用往 复式压缩机》规定，除非另有 规定和认可，最大预期排出温 度应不超过１５０℃，此限制适用 于所有规定的运行和负荷条件。 为满足高出口压力，注气压缩 机多采用多级压缩。大港储气 库群压缩机入口压力２．５～４．０ ＭＰａ．出口压力１３～３２ ＭＰａ，采 用三级压缩。 ４ ２压缩机的结构型式 合理确定压缩机的结构型 式及各运动零部件参数．能够 使机组运转平稳、噪声小、振 动低。大型往复压缩机一般为 多级多列结构，为取得较好的 动力平衡及运行稳定性，多采 用卧式布置，相对两列的曲拐 夹角为１８０。，使得相对两列运 动件的运动方向相反但同步。 通过合理配置往复质量和旋转 质量，可使相对两列的旋转惯 性力、一阶及二阶往复惯性力 达到完全平衡；两曲拐曲柄再 配以相应的平衡重，还能消减 惯性力矩。通常注气压缩机采 用卧式对称平衡型往复活塞式。 ４．３压缩机的转速及平均活塞 速度 压缩机的转速和平均活塞 速度对压缩机的ＭＴＢＦ（平均无 故障工作时间）起着关键作用， 同时也决定了压缩机机型的大 小。转速高、机型小、重量轻、 成本低，但气缸、活塞杆、十 字头滑道、活塞销等部件的摩 擦及磨损加剧，不平衡的惯性 力增加，气阀寿命低、转速低， 机型大，气阀、填料、活塞环 使用维修 、 。－ｆｌ』 ＆ Ｊｔｊｌ”“、 ｌｌ＿ ¨ｌ
的寿命长。根据注气压缩机最 高活塞允许速度的要求，压缩 机转速一般不超过１０００ ｒ／ｍｉｎ。 ４．４压缩机的活塞杆负荷 压缩机机身、连杆、十字 头、活塞杆的设计一般都是以 活塞杆负荷为基准参考数据。 在平均活塞速度确定的情况下， 活塞杆的气体负荷基本上就可 以确定，机型的大小也就可以 确定。注气压缩机要求，在任 何 况下（包括压缩机部分卸 荷及出口压力位安全阀定压条 件下）最大活塞杆负荷小于最 大允许活塞杆负荷的８５％。 ４．５反向角 美国石油学会标准ＡＰＩ６１８ 油、化１二及及气体１二业用往 复式压缩机》规定“压缩机的 最小反向角不得小于１５。’’；美 国库珀公司规定其压缩机反向 角要在３０。以上；艾里尔公司规 定最小反向角不小于２５。。如果 没有活塞杆负荷反向或足够大 的反向角，十字头、十字头销 及连杆小头衬套会在几分钟的 运行时间里产生高温并烧损。 活塞杆负荷反向的核算是往复 活塞压缩机设计‘的一项重要工 作；同时压缩机在工况变化时 也必需进行负荷反向的计算， 要保证负荷反向有足够长的时 间 ５注气压缩机关键部件的 研制要点 注气压缩机用途的特殊性 要求各零部件的研制必须以高 可靠为攻关目标，因此有必要 针对影响压缩机长期运行的几 个关键因素进行分析，提高其 ４８ 瓣 可靠性。 ５．１活塞杆的研制 活塞杆在压缩机往复运动 中，承受着拉伸、压缩交变载 荷和一定的冲击载荷。压缩机 出现的故障体现在活塞杆上主 要是磨损过快和活塞杆断裂。 要满足高出口压力、高压比、 高流量以及压缩机【叶Ｉ口压力波 动大的特点，活塞杆必须承受 大的活塞力和具有较高的疲劳 强度，在结构设计和材料的选 用、 【艺处理上都要重点研究。 ５．２气阀、填料和活塞环的研制 气阀、填料和活塞环是往 复压缩机的易损件，据统计， 往复压缩机的故障停机中有 ６０％以上是由于上述３种部件的 实效造成的。随着理论的逐步 完善和新材料的开发应用，压 缩机易损件的寿命已经得到显 著地提高。 往复压缩机的气阀根据气 缸内的吸人端和排出端的压力 差自动进行开闭，良好的气阀 能够降低压缩机的压力损失、 提高效率。在气阀的研制过程 中，要综合考虑压缩机的使用 工况，合理设计气阀升程，气 阀当量面积、气阀阀速、气阀 弹簧刚度等结构参数，加大新 材料的开发应用，提高效率和 可靠性。近年来，采用的非金 属ＰＥＥＫ材料（聚醚酮）阀片的 气阀使气阀寿命大幅度提高， 因此得到了越来越广泛的应用。 活塞压缩机中采用活塞环 及填料函对气缸内气体进行密 封，高转速下磨损加快，摩擦 热不容易导出，对活塞环及填 料函的性能及寿命提出了严峻 的挑战。为了设计出具有高效 密封作用的密封元件结构形式， 需要对密封件摩擦、磨损特性 进行分析计算，对其磨损失效、 热失效进行定量评价。 ５．３高压压缩缸的研制 高压压缩缸的研制是注气 压缩机研制需重点解决的问题。 要承受３Ｏ～４０ ＭＰａ排气压力， 首先要对结构及材料详细研究， 进行气缸动力及静力有限元计 算，分析缸体内的应力分布及 变化规律，从而优化锻件气缸 的优化设计。再者要重点研究 锻造工艺、热处理工艺和加工 工艺，最后要进行渗漏试验、 强度试验等机械性能检验或试 验。注气压缩机应选用有试验 验证的气缸。 ５．４气流脉动和机械振动分析 注气压缩机的高可靠要求 必须很好解决压缩机输气管线 的气流脉动和机械振动问题。 注气压缩机脉动和振动控制按 照美国石油学会标准ＡＰＩ６１８ 《石油、化工及及气体工业用往 复式压缩机》介绍的第３种方 法进行脉动控制系统的研究和 设计。通过缓冲罐、过滤器降 低气流脉动和压缩机的机械振 动。 ５．５气缸润滑油系统 注气压缩机气缸润滑油系 统一般采用少油润滑方式，通 过专门的润滑油分配机构定时、 定量地将润滑油加入气缸壁和 密封机构等处，以保证活塞在 气缸中运动和密封的要求。由 于注气的特殊性，需对气缸润 滑油系统进行特殊研究，同时 （下转第５２页）