压缩机空冷器技术改造

杨春社 王 勇 沈雁飞

（1.新疆吐哈油田丘东采油厂 新疆鄯善 2.吐哈油田吐鲁番采油厂 新疆鄯善）

美国GE公司生产的ES604型往复式压缩机，三级压缩，气缸采用水冷，工艺气为压缩后冷却方式，采用空冷器冷却。（图1）。压缩机用于气举增压采油，将从井口来的天然气经过初步分离，经压缩机增压，注入到采油井中采油。

图1 压缩机工艺流程图

油田有7台ES604型往复式压缩机于2013年投产运行。运行初期，由于气举采油措施没完全到位,对气量需求较少，加上备用机组较多，压缩机的回流阀开度很大，单台机组的处理量一直很小，机组基本处于低负荷，低效率运转状态。随着油田天然气注气吞吐和气举等各种增产工艺的实施，压缩天然气的需求量不断增大，压力不断提高，这就对站上的几套机组的供气能力，提出了更高的要求和挑战。需要关小压缩机回流调节阀，增大压缩机的排气量来满足现场的供气需求。

一、问题

压缩机开启后准备带载运行时，随着回流阀的关小，压缩机的各级排气压力迅速升高，各级排气温度也快速升高。当回流阀关小到一定程度时，一级后冷却温度，一二级排气温度持续上升，接近报警停车值。特别是当环境温度较高时，这一现状尤为明显。

图2 空冷器改造方案

表1 压缩机组运行参数

表1为某台压缩机实际运行参数，可以看出，压缩机的进排气温度都偏高,尤其一二级排气温度和一级冷却后温度,都接近或超过了报警值。为了防止压缩机因为排气温度高停机,机组运行中只好采取开大回流阀的方式来控制压缩机进排气温度。在31℃的环境温度中，当回流阀开度＞25%时，压缩机一二级排气温度才不至于报警停机，才能勉强维持正常运行。但在41℃的环境温度中，要维持机组正常运行，回流阀开度就需要＞35%。但回流阀开度越大，排气量会越低，为了不造成压缩机因为排气温度过高报警停机，实际运行中操作人员只能通过控制回流阀开度大小,即牺牲压缩机排量的方法来控制压缩机温度。这样就造成压缩机排气量严重不足，排气压力始终上不去，严重影响了油田的正常生产。

站上的维护人员做了很多努力，曾试图通过调整风扇叶片角度，调整缸头余隙，清洗散热片，疏通散热管线，场地管线洒水冷却等等办法和措施，但问题依旧不能解决。

二、技术改造

图3 空冷器改造过程

（1）技术分析。技术人员用测温枪逐点对空冷器的管束进行测试，发现空冷器内气流的走向（图2），从而确认空冷器管束的排列布置方式。针对此空冷器排列布置，仔细查阅了压缩机组工艺气空冷器的使用及结构情况，根据经验推测其冷热风的走向在排列结构上存在改进提高散热效率的可能性，于是提出了改进建议。

（2）技术设想。通过更改空冷器内横隔板的位置和方向，将原来的左右排散热结构改为上下排散热结构，热排在上冷排在下，充分利用风机自下而上的冷空气给空冷器风冷散热，见图2。

（3）技术改造。为了验证方案的有效性和可行性，决定先对一级空冷器进行改造，为了节省弯头，管材，简化施工难度，将进口管道从箱体内部直接延伸到上部热风腔体内，同时采用双层隔板加保温棉，使高温天然气经过右侧封头腔体直接通向上层管束，形成“7”字形隔板改进方案（图3）。使得该方案进一步简化了施工难度，还防止了热量通过隔板热传递加热旁边腔体内冷却后的天然气。

表2 机组改造前后数据对比

三、改造效果

改造前后压缩机各项运行参数做了对比见表2。改造后，在压缩天然气相同排量下一级后冷却温度已经由原来的69℃下降到了52℃，远低于报警温度。二级排气温度也大幅下降，各级进排气温度都得到了有效控制。

四、结语

空冷器对压缩机的工艺气和冷却液起着散热和降温作用，是压缩机的重要配套设备，在实际运行中，由于冷却能力较差，造成工艺气排气温度降不下来，各级排气温度偏高，只能通过牺牲排气量的手段维持机组运转，这一现象严重影响了压缩机的工作效率，通过对压缩机运行工况的了解和深入调查，以及对空冷器结构排列方式的分析研究，深挖降温增效措施，制定出了一套行之有效的改造方案和措施，并加以实施，取得了显著的效果。