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输气站电驱压缩机组冷却方式运行分析

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：温生晶

[导读] 摘要：介绍了输气站电驱压缩机组冷却系统的构成。

        西部管道甘肃输油气分公司古浪作业区
        摘要：介绍了输气站电驱压缩机组冷却系统的构成。对比分析在同一运行工况下冷却水塔在水冷和风冷单独运行下的影响因素及冷却效果，从而优化输气站电驱机组的冷却方式。
        关键词：电驱压缩机组；水冷；风冷；影响因素
        Analysis of Running Cool Mode of Electric-driven Compressor in Natural Gas station
        Wu Jian-wei
        （Petrochina West Pipeline Gansu Branch Company Lanzhou 730000）
        Abstract：Introduce the constitution of cooling system of electric-drive compressor in natural gas station. Under the same working condition，contrast analysis the different performance between water cooling and air cooling to confirm the critical effect factor，thus to optimize the cooling mode off electric-drive compressor in natural gas station.
        Key words：electric-driven compressor；water cooling；air cooling effect factor
        近年来在我国天然气管道建设过程中，电驱压缩机组具有辅助系统少、启动过程快等特点，尤其是自身不消耗管道内输送的天然气做为燃料的突出优点[1]，在供电条件畅通的地区，电驱压缩机组的输气站也越来越多。
        1 电驱压缩机组冷却系统构成
        电驱压缩机组主要有变频系统、电机及压缩机三部分构成，大功率的电驱压缩机组功率都在十几兆瓦以上，在运行过程中变频系统的整流及逆变系统的大功率电子元件、电机绕组在几百安大电流运行时都会带来温度的升高[2]，为了降低大功率电子元件及电机绕组的温度，输气站采用循环的去离子水对其进行降温。为了保证降温效果，采用冷却水塔对变频系统及电机系统冷却出口的去离子水进行降温后循环进入变频系统及电机系统冷却系统入口。
        输气站电驱机组冷却系统简图见图1。

        图1 输气站电驱机组冷却系统简图
        去离子水经变频及电机冷却系统出口进入冷却水塔，在冷却水塔多层小口径盘管内经水冷—由冷却水塔顶部喷淋自来水至盘管表面降温，或经风冷—由冷却水塔顶部风机对盘管进行强制对流降温，从冷却水塔出口返回变频及电机冷却系统冷却入口循环冷却。
        冷却水塔结构简图见图2。

        图2 冷却水塔结构简图
        2 冷却系统影响因素
        冷却水塔水冷循环电机为10kw，三台风冷电机每台功率为3.5kw，风冷总功率为10.5kw，相差不大，把水冷运行和风冷运行时的功率视为相同，不考虑消耗功率对冷却水塔的影响。
        冷却水塔水冷运行时[3]，喷淋水为输气站接入的自来水，在经过盘管后在水塔底部的集水槽进行收集，通过散水泵至水塔顶部喷淋口进行循环，喷淋水温度是影响水冷效果的主要因素。喷淋过程中蒸发损失由自来水进行补充，喷淋水由去离子水进行换热温度升高，由补充的自来水进行降温，由集水槽和空气进行热交换，从而达到平衡[4]。
        冷却水塔风冷运行时，通过塔顶风机对盘管进行强制对流冷却，因此环境温度是影响风冷效果的主要因素。
        3 水冷和风冷运行效果分析
        在电驱机组运行时，选择2座冷却水塔，1座进行水冷运行，1座进行风冷运行，由于2座冷却水塔的入口流量及温度、水冷和风冷系统结构完全相同，可视为同1座冷却水塔分别在水冷和风冷模式下运行。对比分析其24小时内冷却水塔出口温度，来确定冷却水塔水冷和风冷运行时的影响因素。
        冷却水塔水冷运行时进出口温度、集水槽温度及补水温度见表1：
        表1 水冷运行时冷却水塔参数

        由表1数据可知，水冷运行时，喷淋温度主要受入口温度的影响，由环境温度较高时喷淋温度反而较低可知环境温度对喷淋温度影响很小，补水温度受供应的自来水影响温度较恒定。
        入口温度的平均值为24.80℃，出口温度的平均值为22.87℃，喷淋温度的平均值为21.67℃。进出口的温度平均值降低为24.80-22.87=1.93℃，降温比例为1.93÷24.8=7.78%。进出口温度差值稳定在2℃。
        冷却水塔风冷运行时进出口温度、环境温度见表2。
        表2 风冷运行时冷却水塔参数

        由表2数据可知，风冷运行时，出口温度主要受环境温度的影响，环境温度和入口温度之间的差值越大，降温效果越好。
        入口温度的平均值为24.80℃，出口温度的平均值为23.11℃，进出口的温度平均值降低为24.80-23.11=1.79℃，降温比例为1.79/24.8=7.21%。
        但风冷运行时当入口温度和环境温度之间的差值大于12℃时，进出口温度差值大于2℃。因此建议增加在冷却水塔运行时把环境温度和进口温度的差值作为水冷和风冷切换运行的判断逻辑[5]，但两者的差值大于12℃时运行风冷系统，当差值小于12℃时运行水冷系统。
        4 结语
        通过对电驱压缩机组运行时冷却水塔进出口去离子水温度变化的分析，明确了冷却水塔在水冷和风冷运行时的影响因素及冷却效果，为冷却水塔的优化运行提供了参考依据。
        参考文献：
        [1]高辉，李宏伟.油气长输管道的运行管理[J].油气田地面工程. 2014，（01）：75-76
        [2]冯军.浅谈电驱压气站冷却水控制逻辑的优化[J]；天然气与石油；2014，（4）：88-89
        [3]刘晋萍.循环冷却水处理优化设计的探讨[J].天然气与石油. 2005，（1）55-56
        [4]吴小清.循环冷却水处理技术进展[J].化工管理.2017，（13）：135-137
        [5]陈应新.石油化工循环冷却水处理设计[J].石油化工设计.2004，（04）：43-45