注氣往復(fù)式壓縮機(jī)脈動(dòng)控制的設(shè)計(jì)

注氣往復(fù)式壓縮機(jī)脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)到正常運(yùn)行工況。如遼河油田某注氣項(xiàng)目，壓縮機(jī)在注氣初期排壓僅為2MPa，達(dá)到正常運(yùn)行工況時(shí)為28MPa。排壓差別引起級(jí)間壓力分配和流量變化，由此導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)也有所不同。但一臺(tái)壓縮機(jī)組只可能有一種脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)。這就使得需要同時(shí)兼顧正常和低排壓兩種運(yùn)行工況的注氣往復(fù)式壓縮機(jī)脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)成為了一個(gè)難點(diǎn)。緩沖罐尺寸變大、機(jī)械固有頻率下降，也增加了機(jī)械振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。通過分析低排壓工況下級(jí)間壓力和流量的計(jì)算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)目前大多數(shù)低排壓工況的正常工況下脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)之間的矛盾。很可能將一個(gè)由正常工況計(jì)算得到、在低排壓工況下為了緩解甚至消除目前低排壓和正常工況下脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)之間的矛盾，有必要提高低排估計(jì)級(jí)間壓力損失，計(jì)算得到各級(jí)間壓力和流量;再在脈動(dòng)分析軟件中，輸入、使用計(jì)算得到的工況數(shù)據(jù)，進(jìn)行脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)，并同時(shí)得到各級(jí)間壓力損失;然后，比較脈動(dòng)分析軟件者，進(jìn)行新一輪級(jí)間壓力和流量計(jì)算，脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)計(jì)算，以及級(jí)間壓力損失計(jì)算;如此反間壓力損失輸入值接近為止。應(yīng)用這種方法，使用壓縮機(jī)工況性能計(jì)算程序和BentleyPuls脈動(dòng)分析軟件，我們成壓縮。本文以第3級(jí)排氣緩沖罐設(shè)計(jì)為例，通過使用一個(gè)正常工況和一個(gè)低排壓工況為例，說明所提方法的應(yīng)用過程，以及對(duì)注氣往復(fù)式壓縮機(jī)脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)結(jié)果的影響。2、壓縮機(jī)組及運(yùn)行工況2.1壓縮機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)型式：臥式雙列三級(jí)雙作用2.2運(yùn)行工況工況：進(jìn)壓1.45MPa，排壓8.0MPa，流量37.2萬(wàn)方/天)進(jìn)行示例計(jì)算。按一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，估計(jì)一、二、三級(jí)級(jí)間壓力損失分別為管線壓力的2%，1%和1%，使用工況性能計(jì)算程序，計(jì)算得到工況1和工況85的級(jí)間工況數(shù)據(jù)分別如表1和表2所示。注意，低排壓工況下的三級(jí)氣缸處于吹過(非工作)狀態(tài)。3、使用目前經(jīng)驗(yàn)方法的脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)使用Puls脈動(dòng)分析軟件，對(duì)第3級(jí)排氣系統(tǒng)建立脈動(dòng)分析模型如圖2所示。按API618(第五版)標(biāo)準(zhǔn)方法3，使用表1所示的正常工況數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案為：緩沖罐尺寸如圖3所示，罐中加NPS2英寸長(zhǎng)1080mm的濾波管，并在氣缸和緩沖罐出口加內(nèi)徑45mm的孔板。此時(shí)，計(jì)算得到系統(tǒng)最大壓力脈動(dòng)、緩沖罐上的不平衡力、以及脈動(dòng)控制引起的壓降分別為允許值的92%，20%和15%。脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)滿足API618標(biāo)準(zhǔn)要求。使用表2所示的低排壓工況數(shù)據(jù)對(duì)此脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的最大壓力脈動(dòng)是允許值的117%(見圖4)，脈動(dòng)控制引起的壓降是允許值的119%。說明由正常工況計(jì)算得到的該脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)，在低排壓工況條件下，不滿足API618標(biāo)準(zhǔn)要求，需要進(jìn)脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。衡力和壓降滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但系統(tǒng)脈動(dòng)值超標(biāo)嚴(yán)重。這就說明，調(diào)整前的脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)滿足正常工況運(yùn)行要求，但不滿足低排壓工況要求。設(shè)計(jì)需要進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整，例如加大緩沖罐尺寸等。但是，如前面所敘，加大緩沖罐尺寸會(huì)增加制造成本，以及有可能引起新的機(jī)械振動(dòng)方面的問題。4、修正低排壓工況數(shù)據(jù)進(jìn)行脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)上面過程說明了因考慮低排壓工況所導(dǎo)致的脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)修改。但查看表3第3、4行可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)低排壓工況，通過Puls脈動(dòng)分析軟件計(jì)算得到的級(jí)間壓力損失與工況性能的，需要進(jìn)行修正，并用修正后的工況數(shù)據(jù)檢查由正常工況計(jì)算得到的脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)結(jié)果。為此，把Puls脈動(dòng)分析軟件計(jì)算得到的級(jí)間壓力損失，作為工況性能計(jì)算程序中的級(jí)間壓力損失輸入，重新計(jì)算低排壓工況數(shù)據(jù)。經(jīng)2次迭代，一、二、三級(jí)級(jí)間壓力損失分別由最初的估計(jì)值(即管線壓力的2%，1%和1%)，調(diào)整為管線壓力的2.5%、3.2%和8%。此時(shí)，由Puls脈動(dòng)分析軟件計(jì)算得到的級(jí)間壓力損失與工況性能計(jì)算程序所用的輸入值非常接近(見表3第5、6行數(shù)據(jù))。按此級(jí)間壓力損失，經(jīng)工況性能計(jì)算程序得到的級(jí)間工況數(shù)據(jù)如表4所示。從表4可以看到，經(jīng)壓力損失調(diào)整后，各級(jí)間進(jìn)、出口壓力也進(jìn)行了重新分配，其中三級(jí)缸由以前的不作用狀態(tài)變?yōu)樽饔脿顟B(tài)，同時(shí)流量也有所降低。此工況數(shù)據(jù)與表2所示的數(shù)據(jù)相比，因是通過迭代過程得到，更加接近低排壓工況的實(shí)際情況。算的最大壓力脈動(dòng)(圖5)、緩沖罐上的不平衡力、以及脈動(dòng)控制引起的壓降分別為允許值的95%，10%和70%，滿足API618標(biāo)準(zhǔn)要求，無(wú)需作進(jìn)一步調(diào)整。計(jì)算得到的級(jí)間壓力損失與工況性能計(jì)算程序中所輸入的壓力損失估計(jì)值。兩者非常接近。說明在正常工況下，使用管線壓力的2%，1%和1%作為一、二、三級(jí)級(jí)間壓力損失估計(jì)值是(1)本文提出的通過迭代調(diào)整級(jí)間壓力損失，提高低排壓工況數(shù)據(jù)計(jì)算準(zhǔn)確性的方法，可有效緩解注氣往復(fù)式壓縮機(jī)低排壓和正常工況下脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)之間的矛盾，避免不必要的脈動(dòng)控制設(shè)計(jì)修改。同時(shí)，設(shè)計(jì)的脈動(dòng)控制方案因工況輸入