中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 综 述 ２０１５年８月・２８９・ 变频电机驱动压缩机在长输天然气管道中的应用 郝明水曹淑增 中石油东部管道有限公司苏北管理处江苏徐州 ２２１ ３００ 摘要：天然气的运输主要依靠长输管道来进行，而天然气长输管道在建设时，压缩机的驱动方式至关重要，而变频电机驱动 就是长输天然气管道常用的压缩机驱动方式之一，尤其是近年来随着国内天然气管网以及进１：２天然气管道的陆续建成投产，变频 电机驱动压缩机组因其具有结构紧凑、易损件少、可靠性高、维护费用低等优点，得到了越来越多的应用，本文重点就变频电机 驱动压缩机的结构组成、启动停机、维护保养等方面进行了分析，并对电驱压缩机组的国产化应用进行了展望。 关键词：变频电机驱动；压缩机组； 长输天然气管道； 应用 中图分类号：ＴＭ３５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１．５５８６（２０１５）４２．０２８９．０１ 压缩机是输气管道中的核心设备之一，是天然气长输管道 工程的“心脏”，压缩机驱动方式主要包括电驱和燃气驱动两 种形式，随着电气科技技术的快速发展，变频调速尤其是中压 大功率变频调速技术已日趋成熟，变频电机驱动压缩机组因技 术含量高、设备运行平稳可靠、效率高、操作维护简单、运行 维护成本低、节能环保、经济效益可观等优点，在外电源可靠 的情况下己逐步应用到天然气长输管道增压领域，替代了传统 的燃气轮机，已经成为长输管道增压驱动设备的首选。 １电驱压缩机组的结构特性表征 长输天然气管道站场电驱动压缩机组就是指以电动机为动 力，变频电机通过联轴器和齿轮箱间接驱动压缩机，以提高天 然气体压力或输送天然气体能力为目的的机电设备组，变频电 机压缩机组主要由变频器和交流电动机组成，同时配备控制、 润滑油等辅助系统，具有结构紧凑、易损件少、可靠性高、维 护费用低等优点，并且效率高、对环境敏感程度小，无废气排 放。但是，由于受外部电网的限制，变频电机驱动压缩机组只 适用于有充足电力供应的地区，同时需要消耗大量经过过滤后 的地下水对变频器和电动机进行循环冷却。 ２变频电机的启动和停机 相对燃气轮机机组，变频电机的启动程序相对简单，启动 时间也较短，通常只需要２～３分钟即可，机组进入启动程序后， 经历短时间的清吹和充压，龟机的转速很快就可以加载上去， 通过齿轮箱带动压缩机高速旋转，几分钟内达到运行工况。同 时变频电机停机的过程也一样简单迅速，变频电机在停机后， 通常需要做好预热备用，即马达控制中心柜各开关位置不变， 仪表风供应正常，控制柜处于通电待机状态，润滑油温度在允 许启动温度以上，整个机组处于待启动状态，可以随时投入运 行，只有处于预热备用状态的变频电机才能启动，对于首次投 用或者由于故障、保养而退出预热备用的机组，必须先进行预 热备用。 ３变频电机故障分析与维护 不同于燃气轮机的典型故障主要发生在围绕燃烧和做功的 一系列过程及辅助设施上，变频电机驱动的典型故障则集中体 现在高速转动传动过程中的振动和磨损方面，变频电机在其高 速转动和传动的过程中，常常由于润滑油供给不足或供给压力 不够、润滑油中含有杂质、轴承径向间隙过小等原因造成轴瓦 与主轴面摩擦磨损，其外在表现主要为轴承温度升高导致报警， 变频电机比燃气轮机安装有更多的温度探头和振动探头，尤其 是对振动的监测更加关注。 而对于维护和保养，通常的对于电路、仪表的检查和校验， 密封气系统的排污和更换滤芯，润滑油的更换，以及油冷器、 空泠器的清洗工作都是必备的，变频电机联轴器的对中则是重 中之重，由于变频电机与压缩机是通过联轴器一齿轮箱一联轴 器连接的，齿轮箱中有两个大小不一样的齿轮，其啮合比通常 为５～６，变频电机的转速一般小于２０００ｒ／ａｒｉｎ，而通过齿轮 箱变速后，压缩机的转速可超过９０００ｒ／ｍｉｎ。将变频电机、齿 轮箱和压缩机连在一起，实现高速传动的联轴器必须保持高度 的同心性，变频电机联轴器的对中，是变频电机维护和保养的 重要环节，通常采用精度在０．０１ｍｍ的仪表，对联轴器的同心 性进行检验，变频电机的维护和保养周期根据机组累计运行时 间计算使用变频电机引入外电，很大程度上受外电源距离的制 约，其所需的投资费用大小是影响选用变频电机的一个重要因 素，而变频电机的运行费用在很大程度上取决于所依赖的外部 电网的电价当外电源距离低于５０ｋｍ时，使用变频电机的一次 性投资比使用同等级功率的燃气轮机要低近２０％，因此为了减 少维护成本，提出了定期维修、事后维修、状态维修、视情维 护等相应的维护策略，从而有效降低了压缩机的运行风险和维 护成本，提升了压缩机的运行管理水平。 ４电驱动压缩机组的发展趋势 目前，我国已安装的天然气管道压缩机组中，燃气驱动压 缩机组占有比例达到了３／４，但是由于电驱机组比燃驱机组具有 初期投资少、易维护等优势，并随着天然气价格的进一步提高， 电驱机组在未来经济比选中将更具备优势，选用电驱压缩机组 比例必将会逐渐增大，但是由于目前国内长输天然气管道用燃 气轮机和变频电机基本都为进口机组，市场被国外在该领域具 备世界先进水平的供应商所垄断，尽管如此，随着各类压缩机 组在我国天然气管道上应用规模的不断扩大，为方便机组维护 保养，各制造商都加大了在中国配套生产辅助设备的比例，进 排气系统、过滤系统、支撑结构及控制系统等辅助系统均实现 了在国内制造，同时国内的压缩机组制造商也在积极深化科技 研究，引进先进技术，加强与国外供应商在研发领域的合作， 并且在西气东输管道系统上已经成功实现了国产化机组的应 用，明显推动了压缩机组国产化的进程。但是由于我国天然气 资源主要分布在西部，管道大部分途经荒芜人迹罕至地带，外 电依托条件差，一段时间内燃气轮机仍将是我国天然气管道压 缩机的主要驱动选型。 ５结束语 压缩机组的选择对于长输天然气管道工程的输送与运行具 有重要的现实意义，当前我国长输天然气管道建设方兴未艾， 随着中亚、中缅、中俄等进口天然气管道的建成投产和陆续规 划建设以及国内西气东输、川气东送等天然气管网的不断完善， 越来越多的变频电机压缩机组将得到应用，该系统由于具有节 能降耗、工作可靠、操作方便、节省投资的多种优势，通过变 频电机驱动压缩机组为长输天然气管线增压必将会得到更加广 泛的应用。 参考文献 【１】卢鹏飞．离心压缩机各种变速驱动机的比较和选择Ｕ］．石油 化工设备技术．２００５，２６（０３）：１４３—１４９． ［２］郭文刚．西气东输管线天然气压缩机组的运行管理探讨Ⅱ］． 中国石油和化工标准与质量．２０１２，１９（０３）：１５８—１６１．