西南石油大學(xué)天然氣集輸設(shè)備

西南石油大學(xué)天然氣集輸設(shè)備第1頁/共107頁2023年4月27日2油（液）氣分離器第2頁/共107頁2023年4月27日3

從氣井中開采出來的天然氣，常帶有一部分液體（水和凝析油）和固體雜質(zhì)（如巖屑粉塵）等。這些雜質(zhì)不僅腐蝕管道、設(shè)備、儀表，而且還可以堵塞閥門、管線影響正常生產(chǎn)。因此，從井場來的流體必須在集氣（油）站進(jìn)行脫除機(jī)械雜質(zhì)和處理，然后才能進(jìn)入輸氣干線。另外，天然氣在經(jīng)過長輸管道到達(dá)末站（城市門站）等時，由于管線內(nèi)腐蝕等原因，不可避免的含有機(jī)械雜質(zhì)，必須進(jìn)行脫除。第3頁/共107頁2023年4月27日41.1天然氣分離的方法：

相分離

在一定的壓力和溫度下，氣液混合物將形成一定比例和組成的液相和氣相，即相分離。機(jī)械分離

用機(jī)械分離的方法把液相（或固相）和氣相分開，稱之為機(jī)械分離。1、概述第4頁/共107頁2023年4月27日51.2天然氣分離的基本目的：從氣流中分離掉液體和固體；從油流中分離掉氣體和固體以及游離水；利用相對密度的差異將混合的液體分離成兩種或三種流體等。第5頁/共107頁2023年4月27日61.2四個操作要求（功能）：油和氣或氣和液的基本“相”的分離；脫除氣相中所夾帶的液沫（霧狀）；脫除液相中所包含的氣泡；從分離器內(nèi)分別引走已經(jīng)分離出來的氣相和液相，不允許它們彼此有重新夾帶摻混的機(jī)會。第6頁/共107頁2023年4月27日7四個部分（段）：基本相分離段——流體從管線進(jìn)入分離器，首先通過基本“相”分離段，使流體帶有的能量得到控制或消減；重力沉降段——使氣體和液體的流量能保證流體在分離器內(nèi)的速度經(jīng)常在最大的允許線性速度以內(nèi)，以便它們得到分離和沉降；除霧段或聚集段——減少氣體的紊流，使氣體中夾帶的液沫聚集、分離出來；液體收集和引出段——使已分離的液（固）和氣相不再彼此重新夾帶，摻混，將它們分別地引走。分離器中的壓力用壓力控制閥來保持。第7頁/共107頁2023年4月27日82、重力式兩相分離器2.1重力沉降分離原理

重力沉降是分散相液滴在重力作用下，與周圍氣體發(fā)生相對運動，并實現(xiàn)分離的過程。

液滴的重力沉降速度是指液滴相對于周圍流體的沉降運動速度。影響重力沉降的因素很多，有顆粒的形狀、大小、密度、流體的種類、密度、粘度等。液滴顆粒的沉降速度阻力系數(shù)ζ是雷諾數(shù)Re的函數(shù)第8頁/共107頁2023年4月27日92.2碰撞分離（聚結(jié)）原理碰撞分離就是利用碰撞作用把在沉降分離中未能除去的較小的液滴除去。

油氣分離器中完成碰撞分離作用的部件叫除霧器。

除霧器內(nèi)氣體的通道是曲折的，攜帶著油霧的氣體進(jìn)入除霧器，在其中被迫繞流時，由于油霧的密度比氣體大，慣性大，油霧不完全隨氣流改變運動方向，于是被碰撞到經(jīng)常潤濕的結(jié)構(gòu)上被吸附。這些油霧不斷被吸附積蓄，沿結(jié)構(gòu)垂直面流下。第9頁/共107頁2023年4月27日102.3動量改變分離原理

流體中不同密度的各相有不同的動量。如果兩相流突然改變方向，較大動量的重流體微粒，不能象輕的流體那樣迅速轉(zhuǎn)向，所以就要產(chǎn)生分離。流動中的兩相分離，通常采用動量法，如分離器的進(jìn)口初級分離部分就是利用改變動量實現(xiàn)分離的典型例子。第10頁/共107頁2023年4月27日112.4重力式兩相分離器的分離過程圖1臥式分離器示意圖第11頁/共107頁2023年4月27日12圖2立式分離器示意圖第12頁/共107頁2023年4月27日13圖3常規(guī)過濾分離器示意圖第13頁/共107頁2023年4月27日142.5臥式與立式分離器的比較分離器重力沉降部分中液滴下沉方向看，在立式分離器中兩者相反，在臥式分離器中兩者相互垂直。在臥式分離器中，液滴更易于從氣流中分出，因而臥式分離器適合于處理帶液量較大的流體。在臥式分離器中，氣液界面面積較大，集液部分液體中所含有的氣泡易于上升至氣相空間，即所得的液體中含氣量少。此外，臥式分離器還有單位處理量成本低，易于安裝、檢查、保養(yǎng)、易于制成撬裝式等優(yōu)點。第14頁/共107頁2023年4月27日15立式分離器占地面積小，適合于處理含固體雜質(zhì)較多的油氣混合物，可以在底部設(shè)置排污口定期排放和清除固體雜質(zhì)。臥式分離器處理含固體雜質(zhì)較多的油氣混合物時，由于固相雜質(zhì)有45℃~60℃的靜止角，故在分離器底部沿長度方向需設(shè)置幾個排放口。臥式分離器具有較小的液體波動容量。立式分離器也有與生產(chǎn)過程無關(guān)的某些缺點卸壓閥和某些控制器在沒有特別的扶梯和平臺時，可能是難以操作維修的；因高度的限制，分離器在搬動時必須從滑橇上拆卸下來。第15頁/共107頁2023年4月27日16

總之，對于正常的油氣分離，特別是出現(xiàn)乳化、泡沫或高氣油比的場合，臥式分離器可能是最經(jīng)濟(jì)的。在低氣油比的場合，立式分離器工作得最有效，在非常高的氣油比場合，（比如在從氣體中僅僅需要脫除液體霧沫所使用的氣體洗滌器）也可以使用立式分離器。第16頁/共107頁2023年4月27日172.6兩相分離器的外殼及內(nèi)部構(gòu)件2.6.1分離器的外殼

為內(nèi)部承受壓力的容器。它是一個圓形筒體，其內(nèi)徑及長度的尺寸，根據(jù)氣體和液體的處理量，以及操作壓力和溫度等參數(shù)來設(shè)計確定，兩端有通常是橢球形或球形的封頭。筒體及封頭的壁厚，按高壓容器設(shè)計的要求及方法設(shè)計成有足夠的厚度，以承受高的壓力。第17頁/共107頁2023年4月27日182.6.2進(jìn)口轉(zhuǎn)向器1.導(dǎo)流檔板

可能是球形盤，平板，角鐵，錐形物，或者是任何一種能使液流方向和速度快速變化的東西。檔板主要是用結(jié)構(gòu)支撐加以固定，以承受沖擊動量載荷。使用半球形或錐形的裝置，其優(yōu)點是它比板或角鐵所產(chǎn)生的擾動要小些，從而減少再夾帶或乳化的問題。第18頁/共107頁2023年4月27日192.旋風(fēng)式進(jìn)口

應(yīng)用離心力，分離流體成為油氣。這種進(jìn)口可以是旋風(fēng)式通道或者是環(huán)繞筒壁的切線流道。這些裝置是屬于專利性的，使用一個進(jìn)口噴咀就足以產(chǎn)生一個圍繞著內(nèi)筒回轉(zhuǎn)大約6m/s的液流速度，內(nèi)筒的直徑不大于分離器直徑的2/3。第19頁/共107頁2023年4月27日203.波浪破碎器

在長的臥式分離器內(nèi)，有必要安裝波浪破碎器，波浪破碎器不過是一些垂直擋板橫跨在氣液界面之上并與流動方向垂直。第20頁/共107頁2023年4月27日214.除沫板

當(dāng)氣泡從液體中逸放出來時，在氣液界面可能形成泡沫。在進(jìn)口處加入化學(xué)處理劑就可以使泡沫穩(wěn)定下來。更為有效的解決辦法是迫使泡沫流經(jīng)一系列傾斜的平行板片或管束，以便于泡沫聚結(jié)。第21頁/共107頁2023年4月27日225.氣相整流構(gòu)件

當(dāng)液流進(jìn)入分離器后，在轉(zhuǎn)向器旋風(fēng)口或動能吸收器的作用下，進(jìn)行了初步分離，初分的氣相處于紊流狀態(tài)，對液滴的自然重力沉降不利。“整流”構(gòu)件，即在分離器內(nèi)某一長度范圍內(nèi)設(shè)置一系列并有適當(dāng)間距的平行薄板，氣體通過狹窄的平行間隙時，作層狀流動，促進(jìn)了氣相中液滴的重力沉降。該構(gòu)件在氣相負(fù)荷高、氣速較大的場合十分有用。第22頁/共107頁2023年4月27日236.霧沫脫除器（除霧器）

兩種最常用的霧沫脫除裝置：絲網(wǎng)墊和葉板。

絲網(wǎng)墊是由很細(xì)的不銹鋼絲纏繞成緊密的園柱形填料墊層。液滴碰擊到絲網(wǎng)上，聚積起來。絲網(wǎng)的效果很大地依賴于氣體有一個恰當(dāng)?shù)乃俣确秶?。如果速度太大，分離出來的液體將被再夾帶到氣流中，如果速度較低，烴蒸汽漂流經(jīng)過絲網(wǎng)，這樣就沒有液滴的碰擊和聚積。第23頁/共107頁2023年4月27日24

絲網(wǎng)墊的結(jié)構(gòu)，通常規(guī)定成某種厚度（一般是75到180mm）和某種篩網(wǎng)密度（一般是每立方米160到190kg）。尺寸適宜的絲網(wǎng)除霧器可以脫除99%的10微米和更大些的液滴，但容易堵塞。第24頁/共107頁2023年4月27日25

葉板除霧器迫使氣體在平行板內(nèi)為層流，并使流動方向改變。液滴碰擊到板面上就聚積起來，并向下沉降到液體收集處，然后液體按規(guī)定路線進(jìn)入分離器的液體收集段。葉板式除霧器在制造廠制成序列，以保證既是層流，又有某一最小的壓力降。第25頁/共107頁2023年4月27日26拱板除霧器

是由一系列同心波紋圓筒組成，這樣就增大了液滴在圓筒表面的聚結(jié)面積。第26頁/共107頁2023年4月27日27

除霧器的作用是把沉降分離不能除去的微小液滴去掉，因此，不能處理攜帶有大量液滴的氣體，更不能代替重力沉降分離段的作用。第27頁/共107頁2023年4月27日282.7其它形式的分離器2.7.1旋風(fēng)分離器

旋風(fēng)分離器的主要特點是天然氣和被分離液體沿分離器筒體壁切線方向以一定速度進(jìn)入分離器，并沿筒體內(nèi)壁作旋轉(zhuǎn)運動。由于被分離液滴的密度遠(yuǎn)大于氣體，因而液滴在此旋轉(zhuǎn)運動中被拋向筒體壁，并附著在筒體壁上，聚集成較大液滴而沿筒體壁向下流動，最后流入分離器的集流段而被排放出去。旋風(fēng)分離器的工作與氣體進(jìn)入分離器的線速度密切相關(guān)，而線速度的大小又直接與氣體處理量有關(guān)。第28頁/共107頁2023年4月27日29

旋風(fēng)分離器盡管有較高的分離效率，但卻不適應(yīng)負(fù)荷波動較大的場合，因而在負(fù)荷波動較大的集輸站場與單井集氣站中的應(yīng)用受到限制。圖5旋風(fēng)分離器示意圖第29頁/共107頁2023年4月27日30壓縮機(jī)第30頁/共107頁2023年4月27日311.離心壓縮機(jī)1.1離心式壓縮機(jī)的主要特點和結(jié)構(gòu)1.1.1離心壓縮機(jī)的特點

流量大

離心壓縮機(jī)中氣體是連續(xù)流動，流通截面較大，同時葉輪轉(zhuǎn)速很高，故流量很大，進(jìn)氣量在5000m3/min以上。轉(zhuǎn)速高

離心壓縮機(jī)中轉(zhuǎn)子只作旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)動慣量小，且與靜止部件不接觸。這不僅減少了摩擦，還可大大提高轉(zhuǎn)速。結(jié)構(gòu)緊湊

機(jī)組重量及占地面積都比同一氣量的活塞壓縮機(jī)小得多。第31頁/共107頁2023年4月27日32運轉(zhuǎn)可靠

由于轉(zhuǎn)動部件與靜止部件不直接接觸摩擦，因而運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、排氣均勻、易損件少，一般可連續(xù)運轉(zhuǎn)一年以上。不需備用機(jī)組，維修量小。單級壓力比不高

目前排氣壓力需在500105Pa以上時，只能使用活塞壓縮機(jī)。效率稍低

由于離心壓縮機(jī)中氣流速度較大，造成能量損失較大，故效率較活塞壓縮機(jī)稍低。離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速高、功率大、無備機(jī)，一旦發(fā)生事故，后果是嚴(yán)重的，需有一系列緊急安全保障設(shè)施。第32頁/共107頁2023年4月27日33第33頁/共107頁2023年4月27日341.1.2離心式壓縮機(jī)的主要結(jié)構(gòu)

離心式壓縮機(jī)本體由轉(zhuǎn)子、定子、軸承等組成。轉(zhuǎn)子由主軸、葉輪、聯(lián)軸器等組成，有時還有軸套、平衡盤。定子由機(jī)殼、隔板、密封（級間密封和軸密封）、進(jìn)氣室和蝸室等組成。其中隔板由擴(kuò)壓器、彎道、回流器等組成。有時在葉輪進(jìn)口前設(shè)有進(jìn)氣導(dǎo)流器（預(yù)旋器）。第34頁/共107頁2023年4月27日35

垂直剖分型也稱筒型（圖1-5），殼體是圓柱形的整體，兩端采用封頭。這種結(jié)構(gòu)最適用于壓縮高壓力和低分子量、易泄漏的氣體，氣缸是圓柱形的整體，能承受較高的壓力。1．殼體

離心式壓縮機(jī)的殼體結(jié)構(gòu)主要有水平剖分型和垂直剖分型兩種。水平剖分型的殼體分為上、下兩半（圖1-4），出口壓力一般低于7.85MPa，是用途最廣泛的一種結(jié)構(gòu)型式。第35頁/共107頁2023年4月27日362．葉輪

離心式壓縮機(jī)的葉輪又稱工作輪，是使氣體提高能量的唯一元件。葉輪按其整體結(jié)構(gòu)可分為開式、半開式和閉式三種，壓縮機(jī)中實際應(yīng)用的是半開式和閉式兩種。葉輪隨葉片出口角2（見1-6）的不同，可分為前向葉輪(不采用)、徑向葉輪和后向葉輪。第36頁/共107頁2023年4月27日373．?dāng)U壓器

常在葉輪后設(shè)置流通面積逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器，用以把速度能轉(zhuǎn)化為壓力能，以提高氣體壓力。無葉擴(kuò)壓器效率較低，結(jié)構(gòu)簡單，同一無葉擴(kuò)壓器可與不同出口角的葉輪匹配工作。適于工況變化較大的情況。葉片擴(kuò)壓器具有相同擴(kuò)壓度時，葉片擴(kuò)壓器的徑向尺寸比無葉擴(kuò)壓器小，對于工況變化小的情況，為了提高效率，以采用葉片擴(kuò)壓器較好。第37頁/共107頁2023年4月27日384．軸封

在離心式壓縮機(jī)的各級之間和主軸穿過機(jī)殼處，為了防止泄漏，安裝軸封裝置。軸封型式有迷宮密封、機(jī)械密封、浮環(huán)密封和抽氣密封等。迷宮密封是在密封體上嵌入或鑄入或用堵縫線固定多圈翅片，構(gòu)成迷宮襯墊。浮環(huán)密封適用于大壓差，高轉(zhuǎn)速的離心式壓縮機(jī)。

機(jī)械密封主要用于清潔的氣體、重?zé)N氣體和冷劑氣體等。

第38頁/共107頁2023年4月27日391.1.3離心式壓縮機(jī)的輔助系統(tǒng)1.潤滑油和密封油系統(tǒng)

離心式壓縮機(jī)的潤滑油系統(tǒng)由油箱、油過濾器、油冷卻器、安全閥、單向控制閥、油泵和驅(qū)動機(jī)、壓力表等組成。2.其它輔助系統(tǒng)

離心式壓縮機(jī)還包括有齒輪箱或聯(lián)軸器、軸向位移安全器和冷卻分離器等輔助設(shè)備。第39頁/共107頁2023年4月27日401.1.4驅(qū)動壓縮機(jī)的動力機(jī)

電動機(jī)、蒸氣輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、柴油機(jī)和天然氣發(fā)動機(jī)等。天然氣輸送管道內(nèi)所輸送的介質(zhì)本身就是優(yōu)質(zhì)的動力燃料，使得燃?xì)廨啓C(jī)和天然氣發(fā)動機(jī)在天然氣壓縮機(jī)站的使用上占有絕對的優(yōu)勢。離心式壓氣機(jī)輸氣量大、轉(zhuǎn)速高，普遍采用燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動。第40頁/共107頁2023年4月27日411.2離心式壓縮機(jī)的操作性能

離心式壓縮機(jī)的特性基本上取決于速度而不取決于結(jié)構(gòu)，即排氣量的變化與速度成正比，產(chǎn)生的壓頭與速度的二次方成正比，所需功率與速度的三次方成正比。操作特性由系統(tǒng)阻力所決定。在選擇壓縮機(jī)之前必須先確定系統(tǒng)的能力和任務(wù)。

第41頁/共107頁2023年4月27日421.3離心式壓縮機(jī)的喘振任何離心壓縮機(jī)按其結(jié)構(gòu)尺寸，在某一固定的轉(zhuǎn)速下，都有一個最高的工作壓力，在此壓力下有一個相應(yīng)的最低的流量。當(dāng)離心壓縮機(jī)出口的壓力高于此數(shù)值時，就會產(chǎn)生喘振。第42頁/共107頁2023年4月27日43喘振的現(xiàn)象：

發(fā)生喘振時，機(jī)組開始強(qiáng)烈振動，伴隨發(fā)生異常的吼叫聲，而且是周期性地發(fā)生；和機(jī)殼相連接的出口管線也隨之發(fā)生較大的振動；進(jìn)口管線上的壓力表指針大幅度擺動；出口止回閥處發(fā)生周期性的開和關(guān)的撞擊聲響；主電動機(jī)的電流表指針大幅度的擺動；在操作儀表上，流量表等也發(fā)生大幅度的擺動。

第43頁/共107頁2023年4月27日44喘振的危害：喘振對壓縮機(jī)的迷宮密封損壞較大。由于密封的損壞，將使?jié)櫥透Z入流道，影響冷卻器和冷凝器的效率。嚴(yán)重的喘振很容易造成轉(zhuǎn)子軸向竄動，燒壞止推軸瓦，葉輪有可能被打碎。極嚴(yán)重時，可使壓縮機(jī)遭到破壞，會損傷齒輪箱，電動機(jī)以及連接壓縮機(jī)的管線和設(shè)備等。第44頁/共107頁2023年4月27日452.活塞式壓縮機(jī)2.1活塞式壓縮機(jī)工作原理

活塞式壓縮機(jī)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)將驅(qū)動機(jī)的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運動，氣缸和活塞共同組成實現(xiàn)氣體壓縮的工作腔?；钊跉飧變?nèi)作往復(fù)運動，使氣體在氣缸內(nèi)完成進(jìn)氣、壓縮、排氣等過程，由進(jìn)、排氣閥控制氣體進(jìn)入與排出氣缸。圖2－1第45頁/共107頁2023年4月27日462.2活塞式壓縮機(jī)的特點優(yōu)點（與離收壓縮機(jī)相比）：適用壓力范圍廣。這種機(jī)器依靠工作容積變化的原理工作，因而不論其流量大小，都能達(dá)到很高的工作壓力。目前工業(yè)上超高壓壓縮機(jī)的工作壓力已可達(dá)350MPa。熱力效率較高，功率消耗較其它型式壓縮機(jī)低。對介質(zhì)及排氣量的適應(yīng)性強(qiáng)?？捎糜谳^大的排氣量范圍，且排氣量受排氣壓力變化的影響較小。當(dāng)介質(zhì)密度改變時，壓縮機(jī)的容積排量和排氣壓力的變化較小。

第46頁/共107頁2023年4月27日47主要缺點：往復(fù)慣性力大，使轉(zhuǎn)速不能太高，故機(jī)器較笨重，大排量者尤甚。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多，使維修工作量大。排氣不連續(xù)，造成氣流壓力脈動，易產(chǎn)生氣柱振動。由于以上特點，活塞壓縮機(jī)主要適用于中、小流量而壓力較高的場合。在石油化工廠中，用壓縮機(jī)輸送工藝氣體或動力氣體。第47頁/共107頁2023年4月27日482.3活塞式壓縮機(jī)的種類

按氣缸中心線的相對位置分為以下幾種型式。1.立式壓縮機(jī)

立式壓縮機(jī)的氣缸中心線和地面垂直。由于活塞環(huán)的工作表面不承受活塞的重量，因此氣缸和活塞的磨損較小，活塞環(huán)的工作條件有所改善，能延長機(jī)器的使用年限。立式壓縮機(jī)的機(jī)身形狀簡單、重量輕，不易變形。往復(fù)慣性力垂直作用在基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)的尺寸較小，機(jī)器的占地面積小，但是要求廠房高，機(jī)體穩(wěn)定性差，對大、中型結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)，安裝、操作維修都較困難。第48頁/共107頁2023年4月27日492.臥式壓縮機(jī)

臥式壓縮機(jī)的氣缸中心線和地面平行，分單列或雙列，且都在曲軸的一側(cè)。由于整個機(jī)器都處于操作者的視線范圍之內(nèi)，管理維護(hù)方便，曲軸、連桿的安裝拆卸都較容易。其主要缺點是慣性力不能平衡，故轉(zhuǎn)速的增加受到限制，導(dǎo)致壓縮機(jī)驅(qū)動機(jī)和基礎(chǔ)的尺寸及質(zhì)量大，占地面積大。多級壓縮時，只能采用多缸串聯(lián)，因而氣缸、活塞的裝拆不方便。在大、中型壓縮機(jī)領(lǐng)域內(nèi)已被淘汰。但因有結(jié)構(gòu)緊湊，零件少，缸與缸串聯(lián)可避免采用高壓填料等的優(yōu)點，小型高壓的機(jī)器中仍有采用。第49頁/共107頁2023年4月27日503.角度式壓縮機(jī)

角度式壓縮機(jī)的各氣缸中心線彼此成一定的角度，但不等于180。由于氣缸中心線相互位置的不同，又區(qū)分為L型、V型、W型、扇型等。該結(jié)構(gòu)裝拆氣閥、級間冷卻器和級間管道設(shè)置方便，結(jié)構(gòu)緊湊、動力平衡性較好。多用作小型壓縮機(jī)。第50頁/共107頁2023年4月27日514.對置式壓縮機(jī)

氣缸在曲軸兩側(cè)水平布置，相鄰的兩相對列曲柄錯角不等于180。對置式壓縮機(jī)分兩種：一種為相對兩列的氣缸中心線不在一直線上，制成3、5、7等奇數(shù)列；另一種曲軸兩側(cè)相對兩列的氣缸中心線在一直線上，成偶數(shù)列，相對列上的氣體作用力可以抵消一部分，用于超高壓壓縮機(jī)。第51頁/共107頁2023年4月27日525.對稱平衡式壓縮機(jī)

對稱平衡壓縮機(jī)，如圖所示。兩主軸承之間，相對兩列氣缸的曲柄錯角為180，慣性力可完全平衡，轉(zhuǎn)速能提高；相對列的活塞力能互相抵消，減少了主軸頸的受力與磨損。多列結(jié)構(gòu)中，每列串聯(lián)氣缸數(shù)少，安裝方便，產(chǎn)品變型較臥式和立式容易。第52頁/共107頁2023年4月27日532.4活塞式壓縮機(jī)的附屬系統(tǒng)2.4.1冷卻系統(tǒng)

壓縮機(jī)需要冷卻的部位有：氣缸、中間和后冷卻器、潤滑油冷卻器等。冷卻系統(tǒng)配置方案有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)等。串聯(lián)流程適用兩級壓縮機(jī)。并聯(lián)流程適用于多級壓縮機(jī)?；炻?lián)流程適用于多級壓縮機(jī)。第53頁/共107頁2023年4月27日542.4.2潤滑油系統(tǒng)

活塞式壓縮機(jī)氣缸及填料處的潤滑油由多頭注油器注入。運動機(jī)構(gòu)的循環(huán)潤滑油系統(tǒng)，一般由油泵、油箱、濾油器、油冷卻器、止回閥等組成。第54頁/共107頁2023年4月27日552.5.3氣體脈動控制

活塞式壓縮機(jī)進(jìn)氣和排氣的周期性，造成進(jìn)氣管和排氣管（包括級間管道）內(nèi)氣流脈動，使壓縮機(jī)耗功增加，威脅壓縮機(jī)的安全運行。脈動是活塞式壓縮機(jī)的固有特性，必須對其進(jìn)行控制，目的：使進(jìn)入和排出壓縮機(jī)的氣流平穩(wěn)；避免壓縮機(jī)過負(fù)荷或欠負(fù)荷；降低總的振動量。使用緩沖器（壓力容器）和脈動阻尼器。第55頁/共107頁2023年4月27日56天然氣流量計第56頁/共107頁2023年4月27日57

測量天然氣的流量儀表種類很多，常用的主要有差壓式流量計、容積式流量計、速度式流量計等。我國目前使用最多的是標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置差壓式流量計。測量天然氣的速度式流量計使用較多的是渦輪流量計。測量天然氣流量的容積式流量計主要有羅茨流量計（腰輪流量計）和旋葉式流量計。

最近十幾年來，渦街流量計、音速噴嘴和超聲波流量計也逐步被采用。第57頁/共107頁2023年4月27日581.1工作原理

孔板流量計屬于差壓式流量計。當(dāng)氣體流經(jīng)管道中的節(jié)流件孔板時，氣體的流動截面在節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，動能增加，靜壓能降低，于是在節(jié)流件的上、下游側(cè)便產(chǎn)生壓力差，流速越大，壓力差越大，流速減小，壓差將減小，這種現(xiàn)象就叫做流體的節(jié)流現(xiàn)象。1.孔板流量計第58頁/共107頁2023年4月27日59

實踐證明，節(jié)流件前后的壓差信號Δp與流量Q有如下的關(guān)系：流量Q與差壓Δp的開平方成正比例關(guān)系，所以通過檢測出流體流經(jīng)節(jié)流件后產(chǎn)生的壓差信號Δp，也就可以間接地測出對應(yīng)的流量Q，這就是差壓式節(jié)流裝置的測量原理。第59頁/共107頁2023年4月27日60

天然氣流量計算的實用公式Qn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣體積流量，m3/s；As—秒計量系數(shù)，；C—流出系數(shù)；E—漸近速度系數(shù)；d—孔板開孔直徑，mm；FG—相對密度系數(shù)；ε—可膨脹性系數(shù)；Fz—超壓縮因子；FT—流動溫度系數(shù)；P1—孔板上游側(cè)取壓孔氣流絕對靜壓，MPa；ΔP—氣流流徑孔板時產(chǎn)生的差壓，Pa.第60頁/共107頁2023年4月27日611.2組成和安裝1.2.1差壓式流量計的組成

測量天然氣流量的差壓式流量計由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置(如標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置)、導(dǎo)壓系統(tǒng)及記錄差壓的差壓計這三部分組成。如圖所示。

第61頁/共107頁2023年4月27日62

孔板流量計大體上可分為一次儀表、二次儀表和上下游直管段。第62頁/共107頁2023年4月27日63(1)一次儀表

一次儀表有孔板及孔板夾持器。根據(jù)取壓方式不同可分為環(huán)室取壓、法蘭取壓、角接取壓和D-D/2取壓。SY/T6143只有法蘭取壓和角接取壓。第63頁/共107頁2023年4月27日64(2)二次儀表

二次儀表主要是溫度壓力測量設(shè)備和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。典型的有雙波紋和變送器兩種配置方式。雙波紋配置：雙波紋配置主要是由測量壓力和差壓的雙波紋、溫度計和求積儀組成。變送器配置：由壓力、差壓和溫度變送器及數(shù)據(jù)采集/處理計算機(jī)組成第64頁/共107頁2023年4月27日651.2.2上、下直管段

上游直管段對孔板流量計測量準(zhǔn)確度影響較大，對于直管段的內(nèi)徑、同心度和管壁粗糙度都有一定要求，尤其是上游10D和下游4D的測量管，要求更加嚴(yán)格。第65頁/共107頁2023年4月27日661.3孔板流量計的特點使用歷史悠久，在大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品經(jīng)過幾何檢定后就可使用；孔板臟污、磨損和粉塵的沉積對計量準(zhǔn)確度影響較大，一般都使計量偏低；要求前后直管段較長，占地多；量程比小，當(dāng)采用高低量程的差壓變送器時，也只有1:10。第66頁/共107頁2023年4月27日671.4流動調(diào)整器（FlowConditioner）

流動調(diào)整器分類：分為為流動整直器和真流動調(diào)整器。前者的功能僅消除或顯著地減小旋渦而可能并不同時調(diào)整流動使接近充分發(fā)展的流速分布；后者在消除或減小旋渦的同時調(diào)整流速分布狀況。分為3大類：（1）類是以消除旋渦為主，（2）類用于消除旋渦和改善中等程度速度分布畸變，（3）類用于消除旋渦和改善嚴(yán)重速度分布畸變。第67頁/共107頁2023年4月27日68第68頁/共107頁2023年4月27日691.5閥式孔板節(jié)流裝置

目前在生產(chǎn)中常用的閥式孔板節(jié)流裝置分為三種類型，即高級式孔板節(jié)流裝置（GKF型）、普通閥式孔板節(jié)流裝置（PKF型）、簡易閥式孔板節(jié)流裝置（JKF型）三種。

(1)GKF－F4型高級閥式

高級閥式孔板節(jié)流裝置是結(jié)構(gòu)新穎的流量測量節(jié)流裝置。其特點是：在進(jìn)行流量測量過程中不需要停止介質(zhì)的輸送，而可隨時提取其孔板進(jìn)行檢查或更換，以確保計量的準(zhǔn)確性。第69頁/共107頁2023年4月27日70(2)PKF－F4型普通閥式進(jìn)行流量測量過程中可隨時提取其孔板進(jìn)行檢查或更換，這時只須關(guān)閉上、下游截止閥，無須拆開管道，打開上蓋并搖動提升機(jī)構(gòu)手柄，孔板即能平穩(wěn)取出，每次提取或更換孔板只需3-5分鐘。特別適用于可短暫停氣或設(shè)有旁通管路中作流量計量用。(3)JKF型簡易閥式

簡易閥式孔板節(jié)流裝置特別適用于法蘭取壓、測量管徑小于150mm的管路中作流量計量用。第70頁/共107頁2023年4月27日712.超聲流量計2.1

測量原理

通常將頻率高于20kHz的聲波叫作超聲波。超聲波氣體流量計有單聲道與多聲道之分。聲道最多的已經(jīng)可達(dá)6個。無論是單聲道還是多聲道，其基本工作原理都是相同的，即在管道的一側(cè)或兩側(cè)嵌置兩個能發(fā)射和接收聲脈沖的探頭。其中一個探頭發(fā)射的聲脈沖能被另一個探頭接收。第71頁/共107頁2023年4月27日72圖4.1工作原理圖

兩個探頭便構(gòu)成了聲道。在幾個毫秒之內(nèi)兩個探頭輪流發(fā)射和接收聲脈沖。沿順流方向的聲道傳播的聲脈沖的聲速增大。即疊加一個氣流速的速度分量，而沿逆流方向聲道上的聲速會減小，因為要減去一個氣體流速的速度分量，這就形成了順流方向與逆流方向傳輸時間的時間差。第72頁/共107頁2023年4月27日73式中：q——流體在管道中的工況流量；

A——管道橫截面積。由此可見，超聲流量計的測量精度取決于聲道長度L和時間測量準(zhǔn)確度。時差法流速計算公式第73頁/共107頁2023年4月27日74結(jié)構(gòu)——五聲道流量計第74頁/共107頁2023年4月27日75結(jié)構(gòu)——五聲道流量計第75頁/共107頁2023年4月27日762.2流量計特點工作原理簡單，有望成為基準(zhǔn)流量計；測量準(zhǔn)確度高，量程比大，一般都是1:20，可達(dá)到1:100；適應(yīng)性強(qiáng)，上游10D、下游5D，加上表體約20D，占地少；無可動部件，可直接進(jìn)行清管作業(yè)；受壓力變化影響小，在最低使用壓力下校準(zhǔn)后，就可在全范圍內(nèi)使用；為高科技產(chǎn)品，各廠家的產(chǎn)品都有其獨特的專利技術(shù)，一次性投資高；多聲道，尤其是五聲道流量計能適用多種流態(tài)。第76頁/共107頁2023年4月27日773.渦輪流量計3.1工作原理

由圖可見，當(dāng)被測流體流過傳感器時，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動用期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢，即電脈沖信號，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。第77頁/共107頁2023年4月27日783.2計量特性準(zhǔn)確度高，一般計量不確定度為0.5~1.0%，精選渦輪可達(dá)到0.25%；靈敏度高，量程寬，量程可達(dá)到1:30；儀表系數(shù)與雷諾數(shù)成比例關(guān)系而不受介質(zhì)、壓力、溫度和流量計的影響，可校正性強(qiáng)；有可動部件，易于損壞；抗臟污能力差，對介質(zhì)的干凈程度要求高。第78頁/共107頁2023年4月27日794.腰輪流量計

在天然氣計量中使用的氣體腰輪流量計是的容積式氣體流量計的一種。4.1計量原理容積式流量計從原理上講是一臺從流體中吸收少量能量的水力發(fā)動機(jī)，這個能量用來克服流量檢測元件和附件轉(zhuǎn)動的摩擦力，同時在儀表流入與流出兩端形成壓力降。第79頁/共107頁2023年4月27日80

容積式流量計的計量原理可用下式表示：

Qv──被測氣體的總體積，m3；

N──轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的次數(shù)；

K──轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周形成的計量腔個數(shù)；

V0──單個計量腔的容積，m3。

第80頁/共107頁2023年4月27日814.3計量特性優(yōu)點計量精確度高，基本誤差一般為±0.5%R，特殊的可達(dá)±0.2%R或更高。在旋轉(zhuǎn)流和管道阻流件流速場畸變時對計量精確度沒有影響，沒有前置直管段要求?？捎糜诟哒扯攘黧w的測量。直讀式儀表，無需外部能源，可直接獲得累積總量第81頁/共107頁2023年4月27日82缺點結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，笨重，較大口徑流量計體積龐大，一般只適用于中小口徑。被測介質(zhì)種類、介質(zhì)工況（溫度、壓力）、口徑局限性較大，適應(yīng)范圍窄。大部分只適用潔凈單相流體。安全性差，如檢測活動件卡死。部分形式儀表（橢圓齒輪式、腰輪式、卵輪式、旋轉(zhuǎn)活塞式）在測量過程中會給流動帶來脈動，較大口徑儀表還會產(chǎn)生噪聲，甚至使管道產(chǎn)生振動。第82頁/共107頁2023年4月27日83天然氣調(diào)壓器第83頁/共107頁2023年4月27日841、調(diào)壓器作用原理1.1調(diào)壓器的作用

燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的壓力工況是靠安裝在氣源廠、儲配站、輸配管網(wǎng)及用戶處的調(diào)壓器來控制的。作用是將較高的入口壓力調(diào)至較低的出口壓力，并隨著燃?xì)庑栌昧康淖兓詣拥乇３制涑隹趬毫槎ㄖ?。?4頁/共107頁2023年4月27日85通常調(diào)壓器必須包含三個基本部件，如圖1所示。敏感元件(薄膜、導(dǎo)壓管等)：承受被控壓力的作用，出口壓力的任何變化通過薄膜使節(jié)流閥移動。給定壓力部件：給定壓力值可以由固定的重塊、彈簧或直接作用于薄膜上的燃?xì)鈮毫Υ_定，它與被控壓力作用方向相反?？烧{(diào)節(jié)流閥：它設(shè)置在燃?xì)饬髦校苊舾性?薄膜)的控制。該節(jié)流閥可以是提升閥、滑動閥、活塞閥、蝶閥、旋塞閥等。第85頁/共107頁2023年4月27日86圖1第86頁/共107頁2023年4月27日871.2直接作用式調(diào)壓器作用原理

直接作用式調(diào)壓器只依靠敏感元件(薄膜)所感受的出口壓力的變化移動節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，不需要利用外部能源。敏感元件就是傳動裝置的受力元件。根據(jù)作用在薄膜的給定壓力部件，直接作用式調(diào)壓器可分為三種形式重塊式彈簧式壓力作用式第87頁/共107頁2023年4月27日881.2.1重塊式調(diào)壓器

當(dāng)出口壓力P2發(fā)生變化時，通過導(dǎo)壓管6使P2壓力作用到薄膜1的下方，由于它與薄膜上方重塊的給定壓力值不相等，故薄膜失去平衡。薄膜的移動，通過閥桿帶動節(jié)流閥3改變通過孔口的燃?xì)饬浚瑥亩謴?fù)壓力的平衡。圖2第88頁/共107頁2023年4月27日89重塊式調(diào)壓器特點：導(dǎo)壓管應(yīng)能正確反應(yīng)出口壓力P2之值，故必須遠(yuǎn)離閥門、彎頭等不穩(wěn)定氣流段。改變重塊的多少即可增加或減小給定壓力值。重塊調(diào)壓器一般用于出口為低壓的輸配系統(tǒng)。第89頁/共107頁2023年4月27日901.2.2彈簧式調(diào)壓器

彈簧式調(diào)壓器與重塊調(diào)壓器的主要區(qū)別在于用彈簧代替重塊，調(diào)節(jié)彈簧調(diào)節(jié)螺絲即可增加或減小給定壓力值，比較靈活、經(jīng)濟(jì)，重量較輕。與重塊調(diào)壓器相比薄膜尺寸小一些，減小了調(diào)壓器尺寸?？烧{(diào)節(jié)的進(jìn)、出口壓力范圍也大。圖3第90頁/共107頁2023年4月27日91彈簧式調(diào)壓器與重塊式的相同點

兩種調(diào)壓器薄膜上部空間均通大氣，薄膜承受著出口壓力P2與給定壓力之差的作用。他們都不適用于高的出口壓力，因為出口壓力高，則作用到薄膜上的壓力就大，就需要把薄膜面積減得很小，這是不現(xiàn)實的。此外，被控壓力增大，薄膜面積減小，重塊及彈簧力要增大，則調(diào)壓器靈敏度減小。當(dāng)出口壓力高時，可使用壓力作用式調(diào)壓器。第91頁/共107頁2023年4月27日921.2.3壓力作用式調(diào)壓器

壓力作用式調(diào)壓器的給定壓力內(nèi)薄膜上方小室內(nèi)的壓力P確定?？朔酥貕K式及彈簧式調(diào)壓器的不足之處，適用于較高的出口壓力并達(dá)到足夠的靈敏度。圖4第92頁/共107頁2023年4月27日931.3間接作用式調(diào)壓器作用原理

間接作用式調(diào)壓器的敏感元件和傳動裝置的受力元件是分開的。當(dāng)敏感元件感受到出口壓力的變化后，使操縱機(jī)構(gòu)（如指揮器）動作，接通外部能源或被調(diào)介質(zhì)(壓縮空氣或燃?xì)?，調(diào)節(jié)閥門動作。多數(shù)指揮器能將所受的力放大，出口壓力的微小變化也可導(dǎo)致主調(diào)壓器的調(diào)節(jié)閥門動作。間接作用式