摘要：科學(xué)技術(shù)不斷更新?lián)Q代，早期的老舊壓縮機出現(xiàn)生產(chǎn)性能低下的問題，同時維護成本較高，智能化技術(shù)低。如何有效提升老舊設(shè)備的較大價值，成為油氣行業(yè)需要解決的問題，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)備進行改造升級，將具有很大的經(jīng)濟價值。文章主要針對目前市場上的壓縮機使用性能進行研究分析，探索出一些可實施、可操作的附加值項目，提升設(shè)備利用效率，使技術(shù)服務(wù)廠商與用戶實現(xiàn)共贏。 

0  引言 

往復(fù)式天然氣壓縮機一般使用壽命22年左右，目前大部分客戶壓縮機組已使用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)智能時代的到來，前期設(shè)備設(shè)計制造或進口采購都是基于當(dāng)下的市場環(huán)境及國情狀況而決定的，選擇的多數(shù)產(chǎn)品為需要大量人力操作維護的設(shè)備，因為國內(nèi)最不缺的就是勞動力，而隨著社會的進步及生活品質(zhì)的提升，人力成本越來越高，傳統(tǒng)的機械設(shè)備性價比逐漸顯出劣勢，生產(chǎn)效益越來越小，甚至虧本；如何進一步創(chuàng)造提升設(shè)備的使用價值，成為當(dāng)下的一種趨勢。尤其在低氣量、低產(chǎn)值區(qū)域，設(shè)備的維護使用成本只增不減，根據(jù)往復(fù)式壓縮機維護生產(chǎn)模式，過程中主要成本有人力成本和設(shè)備維護所需的材料成本；而這兩種成本可以結(jié)合當(dāng)下的市場環(huán)境，通過智能化及再制造工藝可進行控制。 

同時氣田的衰竭也加劇了生產(chǎn)成本，即壯牛拉小車，如何使得設(shè)備充分利用也能有效控制生產(chǎn)成本。本文主要針對油氣田行業(yè)往復(fù)式壓縮機附加值進一步開發(fā)及如何降本增效進行技術(shù)分析，從而找出適合當(dāng)下市場環(huán)境的特色有價值的服務(wù)項目，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益。

1  往復(fù)式壓縮機使用現(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，隨著氣田逐步開采，資源儲存量會逐步縮減，早期天然氣集輸設(shè)備是按場站較大需求量配置，目前設(shè)備利用率明顯下降，以下從設(shè)備利用率、設(shè)備負載率及設(shè)備使用成本方面進行分析。 

1.1 設(shè)備利用率現(xiàn)狀分析 

以某氣田為列，場站配有近千臺往復(fù)式壓縮機組，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臺壓縮機組處于停機備用狀態(tài)，同時部分站點機組已閑置多年，備用期間或間隙啟機期間，為防止零部件腐蝕生銹及保障機組設(shè)備使用性能，設(shè)備還需維護保養(yǎng)及定期起運。 

針對此現(xiàn)狀問題，如何有效降低再利用壓縮機的維護成本，控制備用機組使用維護成本，成為設(shè)備維護技術(shù)管理難點。 

1.2 設(shè)備負載率現(xiàn)狀分析

隨著氣田衰減，場站壓縮機生產(chǎn)能力受產(chǎn)量遞減制約，壓縮機處理量及負載率，明顯處于下降趨勢，壓縮機產(chǎn)能趨勢如圖1所示，以某站為列，早期投產(chǎn)配置四臺壓縮機設(shè)備，平均日產(chǎn)量110萬m3，單機負載率平均90% 左右，隨著近10年的開采，場站產(chǎn)量明顯下降，單機負載率降低為70%，場站平均日產(chǎn)量80萬m3，而所配置壓縮機組單機處理量為30萬m3/天，即如選用三臺機組處理，單機負載率均在95% 左右，負荷較重，由于壓縮機老化率較高，場站燃氣氣質(zhì)較差，壓縮機重負荷下故障率較高；而如選用四臺機組同時啟運，即單機負載率均在70%左右，滿足生產(chǎn)需求，但隨之而來的是四臺壓縮機使用維護成本較高。對用戶來說在低產(chǎn)量運維模式下，如何提升壓縮機生產(chǎn)能力及降低生產(chǎn)維護成本成為必須解決問題。

圖1 某站壓縮機組近12年生產(chǎn)產(chǎn)能趨勢

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)式壓縮機組，該類型壓縮機組操作維護簡易、適應(yīng)各種惡劣環(huán)境、運行穩(wěn)定；其使用維護過程中主要維護成本有燃氣消耗成本、潤滑油消耗成本、維護保養(yǎng)技術(shù)成本、零部件損壞更換或修復(fù)成本。燃氣消耗成本，主要為壓縮機組動力輸出所消耗的燃氣，而整體式往復(fù)式壓縮機組燃氣消耗無法精確控制，即轉(zhuǎn)速恒定的情況下，壓縮機負載率60%～ 90%，壓縮機燃氣耗氣量基本一致，影響條件為機組轉(zhuǎn)速。潤滑油消耗成本，主要為機組運行過程中零部件注油潤滑消耗及檢修更換機油，消耗量主要受壓縮機轉(zhuǎn)速影響。 

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

2  壓縮機附加值開發(fā)分析

通過以上壓縮機使用現(xiàn)狀分析，結(jié)合設(shè)備維護管理大數(shù)據(jù)分析，可以從以下四方面對壓縮機組使用維護附加值進行研究提升。 

2.1 在線監(jiān)測技術(shù)研究 

目前場站壓縮機主要運用PLC控制及遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控兩種措施實現(xiàn)對機組的運行監(jiān)控，主要靠值班人員的意識，發(fā)現(xiàn)故障時設(shè)備基本已處于隱患狀態(tài)，需要停機檢修，同時零部件基本已失效或損壞。 

隨著智能大數(shù)據(jù)時代到來，各種監(jiān)測技術(shù)日益成熟，可結(jié)合設(shè)備特性及成本預(yù)算分析，運用各類型微型傳感器技術(shù)[2]，對機組核心部件，如動力缸內(nèi)部工作情況、十字頭、連桿瓦、壓縮缸等部件的工作性能，進行實時在線監(jiān)測，通過壓力、溫度、震動等趨勢核算分析，結(jié)合設(shè)備正常運行數(shù)據(jù)采集積累分析，運用人工智能BI運算分析，提前預(yù)警保護核心部件使用壽命及提高設(shè)備運行安全穩(wěn)定性；基于視情維修的理念，縮短停機時間，提高壓縮機運行率，優(yōu)化壓縮機性能，提高產(chǎn)能，可有效解決設(shè)備老化率而帶來的頻繁故障停機問題，降低壓縮機使用維護成本。

2.2 壓縮機降產(chǎn)或擴容改造

早期壓縮機流程設(shè)計，多數(shù)為標準一級、二級及三級壓縮，工藝流程不能切換，隨著氣田衰減或部分站點增產(chǎn)，壓縮機組要么低負荷，要么重負荷運行，主要可以通過以下兩種方式進行改造，滿足生產(chǎn)需求，提高設(shè)備的利用率。 

(1) 對壓縮機組工藝管線進行改造，通過加裝8字盲板實現(xiàn)一級、二級及三級壓縮切換，如場站降產(chǎn)時，通過軟件核算將壓縮機工藝流程切換為二級壓縮[2]，確保壓縮機組以較好性能狀態(tài)運行，防止一級壓縮時機組低負荷運行，縮短部分核心部件使用壽命，同時機組運行穩(wěn)定性低。或者場站增產(chǎn)時，原先的二級壓縮，可通過核算調(diào)整為一級壓縮，達到提產(chǎn)的目的。 

(2) 對壓縮機氣缸進行核算擴容，以最小成本實現(xiàn)增產(chǎn)效能，如場站原有配置氣缸為2個9.5寸氣缸，一級壓縮，處理量為30萬m3/天，現(xiàn)場站增產(chǎn)至40萬m3/天，新購一臺壓縮機成本約為500萬元，而可以通過重新選型配置氣缸及相關(guān)附件實現(xiàn)增產(chǎn)效果，如將原有的1個9.5寸氣缸更換為13寸氣缸，就實現(xiàn)增產(chǎn)至40萬m3/天；同時拆卸下來的9.5寸氣缸及附件可用于其他如與8寸或7寸氣缸配置，實現(xiàn)機組運行性能。

2.3 壓縮機局部系統(tǒng)性能優(yōu)化提升

早期壓縮機設(shè)計智能化較低，多數(shù)需要專業(yè)技術(shù)人員操作，容錯率較低，管理成本較高，為進一步提升壓縮機操作簡易性，提高容錯率，降低維護管理成本，如壓縮機啟停機操作，目前多數(shù)場站需要人去切換相關(guān)工藝流程，手動啟機，可通過對原有閥門改造為氣動或電動閥門，結(jié)合PLC控制程序升級，實現(xiàn)機組一鍵式啟運停機，大大提升設(shè)備操作簡易性以及啟停機安全穩(wěn)定性，降低操作人員技能水平，實現(xiàn)降本增效。 

2.4 資源優(yōu)化配置 

隨著氣田逐步開采，產(chǎn)能縮減，場站閑置壓縮機會逐步增多，為提高設(shè)備利用率，可通過設(shè)備整機搬遷的方式，將低產(chǎn)量站點閑置壓縮機搬遷至高產(chǎn)量站點或者新建站點，提高設(shè)備利用率，降低設(shè)備采購成本及設(shè)備閑置成本。

3   附加值項目開發(fā)可行性分析 

近年來各大油氣田均在運用設(shè)備改造技術(shù)及引進相關(guān)技術(shù)，對老舊壓縮機進行性能優(yōu)化提升，取得良好效果，主要改造項目成果如下： 

(1) 某場站有增壓設(shè)備4臺，由于產(chǎn)量遞增及場站工藝參數(shù)發(fā)生改變，需將原始設(shè)計參數(shù)氣體從3.5MPa增壓到4.5MPa，單臺機組處理量為333萬m3/天；通過氣缸改造優(yōu)化，達到單臺機組處理量為400萬m3/天的設(shè)計要求，通過對氣缸核算擴容，實現(xiàn)其生產(chǎn)需求； 

(2)某場站設(shè)備原始設(shè)計為2個8寸氣缸，處理量30萬m3/天，排壓5.1MPa；由于產(chǎn)量遞減及場站工藝參數(shù)發(fā)生改變，處理量下降為18萬m3/天，排壓2.8MPa，通過將1個8寸缸改為9.5寸氣缸，同時將壓縮機工藝管路一級壓縮改為可變二級壓縮，實現(xiàn)其生產(chǎn)需求； 

(3) 某場站原設(shè)計配產(chǎn)50萬m3/天，有兩臺小機組，現(xiàn)由于擴產(chǎn)至100萬m3，通過對小機組進行整機搬遷至其他站點，新配置大機組滿足其生產(chǎn)需求，實現(xiàn)資源配置。通過以上應(yīng)用案例分析，壓縮機附加值項目開發(fā)是可行的，具有可操作性及實用性，對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；對服務(wù)廠商而言拓寬了業(yè)務(wù)模式，創(chuàng)收了經(jīng)濟效益，實現(xiàn)共贏局面。

4   結(jié)語 

通過以上技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，對壓縮機服務(wù)廠商及用戶而言，壓縮機附加值開發(fā)，可從以下幾方面開展：(1) 運用在線監(jiān)測技術(shù)，實時監(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，實現(xiàn)新的技術(shù)服務(wù)盈利模式；(2) 通過氣缸擴容、工藝管路改造、設(shè)備優(yōu)化配置實現(xiàn)老舊設(shè)備的利用率，拓寬服務(wù)廠商盈利項目，同時為用戶降本增效，提高設(shè)備產(chǎn)能及利用率，實現(xiàn)共贏局面。