【壓縮機網】天然氣是生產生活不可缺少的能源之一。近年來，隨著現代化建設進程的加快，長輸天然氣管網規模越來越大，壓縮機保有量連年增加。壓縮機作為天然氣管道的核心設備，其驅動方式的選擇受到了極大關注?；诖?，應進一步了解天然氣管道不同的壓縮機驅動方式，為做出科學合理的選擇決策提供強有力的支持。

 

　　長輸天然氣管道壓縮機驅動方式選擇工作

 

　　在長輸天然氣管道系統中，壓縮機是核心設備，其驅動方式選擇是長輸天然氣管道設計中的一項重要工作。我們知道壓縮機驅動主要有燃氣輪機、變頻電機兩種方式，各驅動方式相應的輸、配、變電系統各不相同，結構及特性等也不相同，在實際設計工作中如何選擇一直是設計人員考慮的重要問題。為了優化長輸天然氣管道設計方案，提高資源利用率，降低建設成本支出，應當對兩種驅動方式進行技術經濟性比較，再結合管道工程實際情況選擇適合的壓縮機驅動方式。

 

　　燃氣輪機和變頻電機兩種壓縮機驅動方式的比較分析

 

　　1、結構和特性

 

　　燃氣輪機：是一種以管輸天然氣為燃料，與壓縮空氣混合燃燒，產生高溫高壓氣體膨脹做功來驅動壓縮機的驅動方式。具有輸出功率大、能與離心式壓縮機直連、對外電依賴程度小等優點。同時，能夠從管輸直接取得天然氣，燃料供應可靠。但是存在自重量大、系統效率低、故障率高、易損件多、維護保養費用高、廢氣排放量大等缺點，而且，輸出功率、熱效應受環境（大氣溫度、海拔高度等）影響大。

 

　　從結構組成看，燃氣輪機主要由動力透平、燃氣發生器組成，搭配燃料氣、空氣過濾、潤滑油等輔助系統。

 

　　變頻電機：是一種通過聯軸器和齒輪箱間接驅動的一種長輸天然氣管道壓縮機驅動方式。具有自重量小、結構緊湊、精度高、易損件少、維護保養費用低、無廢氣排放、系統效率高及對環境敏感度小等優點。盡管同燃氣輪機相比，其優勢明顯，但是仍然存在一些缺陷。變頻電機由于對外電依賴程度較高，只適用于電力充足的地區，而且，需要過濾地下水對電動機、變頻機進行循環冷卻處理，水消耗量大，運行過程中的電磁輻射污染嚴重。

 

　　變頻電機結構，主要由變頻器和交流電動機組成，搭配潤滑油、配備控制等輔助系統。

 

　　2、起機和停機

 

　　在燃氣輪機、變頻電機停機后再啟動時，兩種驅動方式都需要通過預熱來達到備用狀態，只有經過這一流程后，燃氣輪機、變頻電機才能正常投入運行。預熱操作：馬達控制中心柜各開關位置不變，儀表風供應正常，控制柜處于通電待機狀態，潤油溫度在允許啟動溫度以上，使整個機組處于備用狀態，隨時可以投入運行。兩種驅動方式都需要進行預熱備用處理，但是在啟動、停機操作過程中有著極大的區別。

 

　　燃氣輪機：起機流程為沖壓、清吹燃氣輪機箱體-準備壓縮機密封氣、隔離氣-建立主潤滑油油壓-清吹壓縮機管路-沖壓、清吹壓縮機-使各閥門處于運行位置上-建立燃氣發生器液壓油油壓-運轉液壓啟動器-準備燃氣發生器潤滑油電磁閥-清吹燃氣發生器-檢測燃氣發生器點火-提升燃氣發生器運轉速度-斷開燃氣發生器啟動器-把燃氣發生器加速到怠速-啟動動力透平-動力透平暖機、加速，進入運行狀態。從這一流程可以看出，燃氣輪機的啟動過程是比較復雜的，耗費時間長，一般在30分鐘以上。在動力透平暖機時間控制上，應以停機時間、大氣溫度為依據，不可隨意設置暖機時間。

 

　　在燃氣輪機停機操作上，先通過卸載、加速等操作使機組處于怠速狀態，冷停機5分鐘，之后發出關閉燃氣閥命令，關到位后，工藝氣進出口閥隨之關閉。

 

　　變頻電機：在啟動之前，確認機組處于備用狀態后，再進行啟動操作。起機流程：合上變頻器控制電源、確認風機轉速正常-查看變頻器鍵盤顯示，確認無故障-旋鈕開關打到遠程位置上-合上上級用戶高壓開關，顯示無故障后，通過遠程操作啟動變頻器，經過短時間的充壓和清吹，很快就可以達到運行工況，然后設置運行速度。同燃氣輪機相比，啟動過程相對簡單，時間較短，便于人員操作。

 

　　在變頻電機停機操作上，先由遠程控制程序發出停機命令，電機轉速逐步降到“0”速，然后斷開上級用戶高壓開關和變頻器電源開關，停止風機運轉。整個過程，時間約有2分鐘，同燃氣輪機相比，停機時間短且易操作。

 

　　3、維護和保養

 

　　盡管兩種驅動方式的機組結構和運行原理有著極大的區別，但是維護與保養方面的檢查、清洗、校驗、更換等操作并無顯著區別，主要不同就在于燃氣輪機葉輪葉片的針孔探傷和變頻電機聯軸器的對中。

 

　　燃氣輪機中的葉輪、葉片是高度精密的部件，其是維護與保養的重要內容。若發生磨損、擦傷等問題，可通過針孔探傷進行檢查，查看葉輪、葉片的形狀和表面光潔情況。

 

　　變頻電機通過聯軸器及其它設備與壓縮機建立連接的，聯軸器必須精確的處于對中位置上，否則將會引起很大的應力，影響軸承、軸及軸上的其它部件的運行效率，甚至造成整個機組振動、損傷等，后果極其嚴重。為此，應在維護與保養工作中注重聯軸器的對中。

 

　　4、典型故障

 

　　由于機組結構和運行原理的不同，兩種驅動方式的典型故障也有著不同之處。燃氣輪機故障率較高，典型故障常出現在燃燒、做功的過程中和一些輔助系統上。如，燃氣發動機動力渦輪外殼冒煙、閥門無法正確反饋等。

 

　　變頻電機的故障率相對較低，典型故障常出現系統高速轉動和傳動的過程中，如因轉速較快，軸瓦與主軸面在長期運行中摩擦受損。

 

　　5、經濟性

 

　　在長輸天然氣管道設計中，經濟性是左右壓縮機驅動方式選擇的一個重要因素。燃氣輪機的自重量較大，輻射設備較多，所以安裝費用一般高于變頻電機。而且，燃氣輪機的故障率較高、設備更換頻次多，維護與保養的費用也高于變頻電機。加之，燃氣輪機運行過程中以管輸天然氣為燃料，能源消耗大，不是一種經濟、長久的可行做法，而且需要花費一定資金用于廢氣處理，增加了運行成本。變頻電機的安裝、維護與保養的費用較低，運行費用的高低主要取決于外電網電價，不需要處理廢氣。

 

　　結語

 

　　綜上所述，經過技術經濟性比較，知道燃氣輪機和變頻電機兩種壓縮機驅動方式在很多方面有著較大的差異，變頻電機的優越性明顯，但是都有著廣泛的應用范圍。總之，在長輸天然氣管道設計中，進行壓縮機驅動方式選型時，應以管道工程實際情況為依據，再進行兩種驅動方式的技術經濟性比較，綜合考量后選擇符合管道工程需要的一種驅動方式。

 

　　參考文獻

　　[1] 徐鐵軍.燃氣輪機在我國天然氣管道行業的應用現狀[J].燃氣輪機技術，2012（1）.

　　[2] 薛愛芹，李延宗.張瑩煤層氣田集氣站壓縮機選型及驅動方式比較[J].煤氣與熱力，2011（9）.

　　[3] 燕冰川，稅碧垣. 國內外天然氣管道壓縮機組發展現狀[J].通用機械，2009（11）.

　　[4] 林森，曾錦韜.天然氣管道行業中大功率變頻驅動系統的應用[J].中國高新技術企業，2009（21）.