摘要：科學(xué)技術(shù)不斷更新?lián)Q代，早期的老舊壓縮機(jī)出現(xiàn)生產(chǎn)性能低下的問(wèn)題，同時(shí)維護(hù)成本較高，智能化技術(shù)低。如何有效提升老舊設(shè)備的較大價(jià)值，成為油氣行業(yè)需要解決的問(wèn)題，舊設(shè)備制約明顯，新設(shè)備成本高，且舊設(shè)備還能使用，如果將舊設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí)，將具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。文章主要針對(duì)目前市場(chǎng)上的壓縮機(jī)使用性能進(jìn)行研究分析，探索出一些可實(shí)施、可操作的附加值項(xiàng)目，提升設(shè)備利用效率，使技術(shù)服務(wù)廠商與用戶實(shí)現(xiàn)共贏。 

0  引言 

往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)一般使用壽命22年左右，目前大部分客戶壓縮機(jī)組已使用12年左右，即所使用的大部分產(chǎn)品技術(shù)屬于12年前的技術(shù)，隨著技術(shù)更替及網(wǎng)絡(luò)智能時(shí)代的到來(lái)，前期設(shè)備設(shè)計(jì)制造或進(jìn)口采購(gòu)都是基于當(dāng)下的市場(chǎng)環(huán)境及國(guó)情狀況而決定的，選擇的多數(shù)產(chǎn)品為需要大量人力操作維護(hù)的設(shè)備，因?yàn)閲?guó)內(nèi)最不缺的就是勞動(dòng)力，而隨著社會(huì)的進(jìn)步及生活品質(zhì)的提升，人力成本越來(lái)越高，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備性價(jià)比逐漸顯出劣勢(shì)，生產(chǎn)效益越來(lái)越小，甚至虧本；如何進(jìn)一步創(chuàng)造提升設(shè)備的使用價(jià)值，成為當(dāng)下的一種趨勢(shì)。尤其在低氣量、低產(chǎn)值區(qū)域，設(shè)備的維護(hù)使用成本只增不減，根據(jù)往復(fù)式壓縮機(jī)維護(hù)生產(chǎn)模式，過(guò)程中主要成本有人力成本和設(shè)備維護(hù)所需的材料成本；而這兩種成本可以結(jié)合當(dāng)下的市場(chǎng)環(huán)境，通過(guò)智能化及再制造工藝可進(jìn)行控制。 

同時(shí)氣田的衰竭也加劇了生產(chǎn)成本，即壯牛拉小車(chē)，如何使得設(shè)備充分利用也能有效控制生產(chǎn)成本。本文主要針對(duì)油氣田行業(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)附加值進(jìn)一步開(kāi)發(fā)及如何降本增效進(jìn)行技術(shù)分析，從而找出適合當(dāng)下市場(chǎng)環(huán)境的特色有價(jià)值的服務(wù)項(xiàng)目，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

1  往復(fù)式壓縮機(jī)使用現(xiàn)狀分析

天然氣為城市生活的主要能源之一，是不可再生資源，隨著氣田逐步開(kāi)采，資源儲(chǔ)存量會(huì)逐步縮減，早期天然氣集輸設(shè)備是按場(chǎng)站較大需求量配置，目前設(shè)備利用率明顯下降，以下從設(shè)備利用率、設(shè)備負(fù)載率及設(shè)備使用成本方面進(jìn)行分析。 

1.1 設(shè)備利用率現(xiàn)狀分析 

以某氣田為列，場(chǎng)站配有近千臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)組，由于氣田衰減，早期配置的單井生產(chǎn)量下降，設(shè)備月度利用率平均80%左右，即有近200臺(tái)壓縮機(jī)組處于停機(jī)備用狀態(tài)，同時(shí)部分站點(diǎn)機(jī)組已閑置多年，備用期間或間隙啟機(jī)期間，為防止零部件腐蝕生銹及保障機(jī)組設(shè)備使用性能，設(shè)備還需維護(hù)保養(yǎng)及定期起運(yùn)。 

針對(duì)此現(xiàn)狀問(wèn)題，如何有效降低再利用壓縮機(jī)的維護(hù)成本，控制備用機(jī)組使用維護(hù)成本，成為設(shè)備維護(hù)技術(shù)管理難點(diǎn)。 

1.2 設(shè)備負(fù)載率現(xiàn)狀分析

隨著氣田衰減，場(chǎng)站壓縮機(jī)生產(chǎn)能力受產(chǎn)量遞減制約，壓縮機(jī)處理量及負(fù)載率，明顯處于下降趨勢(shì)，壓縮機(jī)產(chǎn)能趨勢(shì)如圖1所示，以某站為列，早期投產(chǎn)配置四臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)備，平均日產(chǎn)量110萬(wàn)m3，單機(jī)負(fù)載率平均90% 左右，隨著近10年的開(kāi)采，場(chǎng)站產(chǎn)量明顯下降，單機(jī)負(fù)載率降低為70%，場(chǎng)站平均日產(chǎn)量80萬(wàn)m3，而所配置壓縮機(jī)組單機(jī)處理量為30萬(wàn)m3/天，即如選用三臺(tái)機(jī)組處理，單機(jī)負(fù)載率均在95% 左右，負(fù)荷較重，由于壓縮機(jī)老化率較高，場(chǎng)站燃?xì)鈿赓|(zhì)較差，壓縮機(jī)重負(fù)荷下故障率較高；而如選用四臺(tái)機(jī)組同時(shí)啟運(yùn)，即單機(jī)負(fù)載率均在70%左右，滿足生產(chǎn)需求，但隨之而來(lái)的是四臺(tái)壓縮機(jī)使用維護(hù)成本較高。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)在低產(chǎn)量運(yùn)維模式下，如何提升壓縮機(jī)生產(chǎn)能力及降低生產(chǎn)維護(hù)成本成為必須解決問(wèn)題。

圖1 某站壓縮機(jī)組近12年生產(chǎn)產(chǎn)能趨勢(shì)

1.3 設(shè)備使用主要成本分析 

早期氣田所選用的設(shè)備多數(shù)為整體式往復(fù)式壓縮機(jī)組，該類型壓縮機(jī)組操作維護(hù)簡(jiǎn)易、適應(yīng)各種惡劣環(huán)境、運(yùn)行穩(wěn)定；其使用維護(hù)過(guò)程中主要維護(hù)成本有燃?xì)庀某杀?、?rùn)滑油消耗成本、維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)成本、零部件損壞更換或修復(fù)成本。燃?xì)庀某杀荆饕獮閴嚎s機(jī)組動(dòng)力輸出所消耗的燃?xì)?，而整體式往復(fù)式壓縮機(jī)組燃?xì)庀臒o(wú)法精確控制，即轉(zhuǎn)速恒定的情況下，壓縮機(jī)負(fù)載率60%～ 90%，壓縮機(jī)燃?xì)夂臍饬炕疽恢?，影響條件為機(jī)組轉(zhuǎn)速。潤(rùn)滑油消耗成本，主要為機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中零部件注油潤(rùn)滑消耗及檢修更換機(jī)油，消耗量主要受壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速影響。 

維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)成本，本技術(shù)成本主要為所需技術(shù)人員人力成本，即稱為技術(shù)服務(wù)成本；壓縮機(jī)組作為場(chǎng)站核心生產(chǎn)設(shè)備，需要精心呵護(hù)，也需要高端技術(shù)人員預(yù)防管控維護(hù)，因此用戶多數(shù)通過(guò)招投標(biāo)的方式，委外技術(shù)服務(wù)，也有部分用戶自主維護(hù)。零部件使用維修及更換成本，主要為壓縮機(jī)易損件維修更換及周期內(nèi)預(yù)防維護(hù)性保養(yǎng)所需要更換的配件成本，只能通過(guò)有效的技術(shù)維護(hù)措施加以控制。

2  壓縮機(jī)附加值開(kāi)發(fā)分析

通過(guò)以上壓縮機(jī)使用現(xiàn)狀分析，結(jié)合設(shè)備維護(hù)管理大數(shù)據(jù)分析，可以從以下四方面對(duì)壓縮機(jī)組使用維護(hù)附加值進(jìn)行研究提升。 

2.1 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究 

目前場(chǎng)站壓縮機(jī)主要運(yùn)用PLC控制及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控兩種措施實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)控，主要靠值班人員的意識(shí)，發(fā)現(xiàn)故障時(shí)設(shè)備基本已處于隱患狀態(tài)，需要停機(jī)檢修，同時(shí)零部件基本已失效或損壞。 

隨著智能大數(shù)據(jù)時(shí)代到來(lái)，各種監(jiān)測(cè)技術(shù)日益成熟，可結(jié)合設(shè)備特性及成本預(yù)算分析，運(yùn)用各類型微型傳感器技術(shù)[2]，對(duì)機(jī)組核心部件，如動(dòng)力缸內(nèi)部工作情況、十字頭、連桿瓦、壓縮缸等部件的工作性能，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)壓力、溫度、震動(dòng)等趨勢(shì)核算分析，結(jié)合設(shè)備正常運(yùn)行數(shù)據(jù)采集積累分析，運(yùn)用人工智能BI運(yùn)算分析，提前預(yù)警保護(hù)核心部件使用壽命及提高設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定性；基于視情維修的理念，縮短停機(jī)時(shí)間，提高壓縮機(jī)運(yùn)行率，優(yōu)化壓縮機(jī)性能，提高產(chǎn)能，可有效解決設(shè)備老化率而帶來(lái)的頻繁故障停機(jī)問(wèn)題，降低壓縮機(jī)使用維護(hù)成本。

2.2 壓縮機(jī)降產(chǎn)或擴(kuò)容改造

早期壓縮機(jī)流程設(shè)計(jì)，多數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)、二級(jí)及三級(jí)壓縮，工藝流程不能切換，隨著氣田衰減或部分站點(diǎn)增產(chǎn)，壓縮機(jī)組要么低負(fù)荷，要么重負(fù)荷運(yùn)行，主要可以通過(guò)以下兩種方式進(jìn)行改造，滿足生產(chǎn)需求，提高設(shè)備的利用率。 

(1) 對(duì)壓縮機(jī)組工藝管線進(jìn)行改造，通過(guò)加裝8字盲板實(shí)現(xiàn)一級(jí)、二級(jí)及三級(jí)壓縮切換，如場(chǎng)站降產(chǎn)時(shí)，通過(guò)軟件核算將壓縮機(jī)工藝流程切換為二級(jí)壓縮[2]，確保壓縮機(jī)組以較好性能狀態(tài)運(yùn)行，防止一級(jí)壓縮時(shí)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，縮短部分核心部件使用壽命，同時(shí)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性低?；蛘邎?chǎng)站增產(chǎn)時(shí)，原先的二級(jí)壓縮，可通過(guò)核算調(diào)整為一級(jí)壓縮，達(dá)到提產(chǎn)的目的。 

(2) 對(duì)壓縮機(jī)氣缸進(jìn)行核算擴(kuò)容，以最小成本實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)效能，如場(chǎng)站原有配置氣缸為2個(gè)9.5寸氣缸，一級(jí)壓縮，處理量為30萬(wàn)m3/天，現(xiàn)場(chǎng)站增產(chǎn)至40萬(wàn)m3/天，新購(gòu)一臺(tái)壓縮機(jī)成本約為500萬(wàn)元，而可以通過(guò)重新選型配置氣缸及相關(guān)附件實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)效果，如將原有的1個(gè)9.5寸氣缸更換為13寸氣缸，就實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)至40萬(wàn)m3/天；同時(shí)拆卸下來(lái)的9.5寸氣缸及附件可用于其他如與8寸或7寸氣缸配置，實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行性能。

2.3 壓縮機(jī)局部系統(tǒng)性能優(yōu)化提升

早期壓縮機(jī)設(shè)計(jì)智能化較低，多數(shù)需要專業(yè)技術(shù)人員操作，容錯(cuò)率較低，管理成本較高，為進(jìn)一步提升壓縮機(jī)操作簡(jiǎn)易性，提高容錯(cuò)率，降低維護(hù)管理成本，如壓縮機(jī)啟停機(jī)操作，目前多數(shù)場(chǎng)站需要人去切換相關(guān)工藝流程，手動(dòng)啟機(jī)，可通過(guò)對(duì)原有閥門(mén)改造為氣動(dòng)或電動(dòng)閥門(mén)，結(jié)合PLC控制程序升級(jí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組一鍵式啟運(yùn)停機(jī)，大大提升設(shè)備操作簡(jiǎn)易性以及啟停機(jī)安全穩(wěn)定性，降低操作人員技能水平，實(shí)現(xiàn)降本增效。 

2.4 資源優(yōu)化配置 

隨著氣田逐步開(kāi)采，產(chǎn)能縮減，場(chǎng)站閑置壓縮機(jī)會(huì)逐步增多，為提高設(shè)備利用率，可通過(guò)設(shè)備整機(jī)搬遷的方式，將低產(chǎn)量站點(diǎn)閑置壓縮機(jī)搬遷至高產(chǎn)量站點(diǎn)或者新建站點(diǎn)，提高設(shè)備利用率，降低設(shè)備采購(gòu)成本及設(shè)備閑置成本。

3   附加值項(xiàng)目開(kāi)發(fā)可行性分析 

近年來(lái)各大油氣田均在運(yùn)用設(shè)備改造技術(shù)及引進(jìn)相關(guān)技術(shù)，對(duì)老舊壓縮機(jī)進(jìn)行性能優(yōu)化提升，取得良好效果，主要改造項(xiàng)目成果如下： 

(1) 某場(chǎng)站有增壓設(shè)備4臺(tái)，由于產(chǎn)量遞增及場(chǎng)站工藝參數(shù)發(fā)生改變，需將原始設(shè)計(jì)參數(shù)氣體從3.5MPa增壓到4.5MPa，單臺(tái)機(jī)組處理量為333萬(wàn)m3/天；通過(guò)氣缸改造優(yōu)化，達(dá)到單臺(tái)機(jī)組處理量為400萬(wàn)m3/天的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)對(duì)氣缸核算擴(kuò)容，實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)需求； 

(2)某場(chǎng)站設(shè)備原始設(shè)計(jì)為2個(gè)8寸氣缸，處理量30萬(wàn)m3/天，排壓5.1MPa；由于產(chǎn)量遞減及場(chǎng)站工藝參數(shù)發(fā)生改變，處理量下降為18萬(wàn)m3/天，排壓2.8MPa，通過(guò)將1個(gè)8寸缸改為9.5寸氣缸，同時(shí)將壓縮機(jī)工藝管路一級(jí)壓縮改為可變二級(jí)壓縮，實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)需求； 

(3) 某場(chǎng)站原設(shè)計(jì)配產(chǎn)50萬(wàn)m3/天，有兩臺(tái)小機(jī)組，現(xiàn)由于擴(kuò)產(chǎn)至100萬(wàn)m3，通過(guò)對(duì)小機(jī)組進(jìn)行整機(jī)搬遷至其他站點(diǎn)，新配置大機(jī)組滿足其生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)資源配置。通過(guò)以上應(yīng)用案例分析，壓縮機(jī)附加值項(xiàng)目開(kāi)發(fā)是可行的，具有可操作性及實(shí)用性，對(duì)用戶而言有效提升了設(shè)備利用率及降低了設(shè)備使用成本；對(duì)服務(wù)廠商而言拓寬了業(yè)務(wù)模式，創(chuàng)收了經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)共贏局面。

4   結(jié)語(yǔ) 

通過(guò)以上技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)壓縮機(jī)服務(wù)廠商及用戶而言，壓縮機(jī)附加值開(kāi)發(fā)，可從以下幾方面開(kāi)展：(1) 運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備使用性能，提前預(yù)防管控，向用戶提供綜合解決方案，實(shí)現(xiàn)新的技術(shù)服務(wù)盈利模式；(2) 通過(guò)氣缸擴(kuò)容、工藝管路改造、設(shè)備優(yōu)化配置實(shí)現(xiàn)老舊設(shè)備的利用率，拓寬服務(wù)廠商盈利項(xiàng)目，同時(shí)為用戶降本增效，提高設(shè)備產(chǎn)能及利用率，實(shí)現(xiàn)共贏局面。