油气长输管道系统输送可靠性技术可以从哪些方面分析

2025-03-05 06:06:20

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20兆瓦级电驱压缩机组成功投运创造多项第一　　11月15日，首套国产20兆瓦级电驱压缩机组在西气东输二线高陵增压站顺利完成72小时连续运行，验证了成套压缩机机组连续运转的可靠性，标志着天然气长输管道关键设备国产化研制工作取得了重大胜利。“20兆瓦级电驱压缩机组在西气东输二线高陵站的成功投运同时创造了我国首台大功率超高转速电动机、25MVA高压变频调速装置、大型高速直连变频电驱压缩机组、首个全国产化电驱压气站等多项第一”，日前，国家能源局在总结此重大国产化成果时称。　　中国机械工业联合会总工程师隋永滨发出这样的感慨：“为了这一天，我们盼了30年！”隋永滨希望他们这一代人在有生之年能够看到我国天然气长输管道拥有中国“心”。如今，几代人的夙愿终于变成了现实。　　中国石油天然气集团公司副总经理廖永远说：“天然气长输管道关键设备的国产化，对提高我国装备制造企业的核心竞争力、开拓未来市场具有极其深远的影响，对保证国家能源安全、促进我国石油工业及装备制造业的发展具有十分重要的意义。20兆瓦级国产电驱压缩机组的成功投运，是中国石油的福音，也是相关厂家发展的良机！” 　　长输管线压缩机组国产化的成功，是我国重大技术装备的重要成果。业内人士告诉记者，20兆瓦级电驱压缩机组研发成功的意义已超越本身，它为我国能源装备的国产化和自其主化提供了可供借鉴的宝贵经验。　　一举实现多项突破　　据了解，我国现有70％的石油和99％的天然气通过管道运输。天然气长输管线每隔上百公里就得建设一个由多台压缩机组构成的压气站。由压缩机、电机和变频设备组成的压缩机组如同跳动的“心脏”，通过加压，保证天然气的长距离输送。　　据透露，“十二五”及以后一段时间，中国石油将陆续建设西三线、西四线、西五线等长输天然气管道，仅西三线的规划，就将使用燃驱机组23套、电驱机组54套、大口径球阀4800余套。根据中国石油管道建设规划，到2015年，预计中国石油天然气管道新增里程约38000公里，在国内生产建设中大约需要各类压缩机1124台，海外油气开发和管道建设需要各类压缩机284台。　　作为20兆瓦级电驱压缩机组的核心部件研制和总成单位，沈鼓集团董事长苏永强告诉记者，压缩机组的研制分为四个阶段：第一阶段：压缩机、电机、变频系统等各设备在制造企业的设计、制造、试验；第二阶段：压缩机组在沈鼓厂内进行机械运转试验和性能试验；第三阶段：压缩机组在现场安装完成后，进行72小时的机械运转和性能试验；第四阶段：压缩机组并入流程进行4000小时的工业性应用考核。　　苏永强介绍说，目前压缩机组已经完成前三个阶段的工作任务，各项性能指标完全满足设计要求，并且达到了国际先进水平，已经具备投入工艺流程运行的条件，已进入4000小时的工业性应用考核。　　据介绍，目前，中国石油在用的大功率燃驱压缩机组、电驱压缩机组和大口径阀门等主要依靠进口。就长输管线压缩机组而言，在国际上仅有美国的GE、英国的罗罗、德国的西门子3家大型企业能够设计、制造和总成。技术、市场上的垄断，形成价格上的垄断，让中国的能源装备受制于人。一旦供货和零配件受到限制，工程建设和安全运行就得不到保障。另外大量使用国外关键设备，购置和维修费用过高，加上国外供货周期长，专业技术服务不及时和不方便，一旦维修保养跟不上，就会严重影响天然气大动脉的正常运营，直接影响能源供应的保障和国家能源安全。　　上述情况让人们清醒地认识到，我们可以从国外购买到需要的产品，但永远购买不到想要的核心技术；要打破国外技术垄断，必须下定决心自主创新和自力更生，走国产化之路！　　隋永滨表示，从上世纪70年代初的川气东送工程开始，国家就要求研制国产电驱和燃驱压缩机以及管线阀，但是由于当时条件所限，我们还是选择了从国外进口这些关键设备。在近年来的大规模管道建设中，我国管道关键装备国产化接连取得阶段性成果，关键设备相继研制成功，打破了国外的技术垄断。　　业内人士告诉记者，高陵增压站首台、首套、首站国产化的意义重大。首台的意义在于从技术水平、效益等各个方面验证压缩机组是否达到了设计要求。首套是指压缩机、电机和变频器三机联动，真正的带负荷运行。整站是指未来在高陵站4台压缩机组联合运行，“三运一备”时有没有整站国产化的能力也要在这里得到验证。　　打破国外技术垄断　　2009年4月，国家能源局在沈阳召开了天然气长输管道关键设备国产化工作会议，确定了以西气东输二线工程建设为依托，将长输管线压缩机组国产化列为重大攻关项目。　　苏永强介绍说，在国家能源局领导下成立国产化协调小组，由国家能源局科技装备司和油气司负责组织、协调、落实国产化事宜；在国家能源局的统一组织领导和中国机械工业联合会的大力支持下，沈阳鼓风机集团、哈尔滨电气动力装备有限公司、上海电气集团上海电机厂有限公司、荣信电力电子股份有限公司、上海广电电气（集团）股份有限公司等国内装备制造行业骨干企业，与中石油西气东输管道公司等业主单位相结合，开始了两年半的艰苦攻关。　　中国机械工业联合会的专家告诉记者，20兆瓦级高速直联变频电驱压缩机组是一项技术先进、系统复杂，并且横跨多学科、多专业领域的高度集成化系统工程。项目研制团队先后突破了诸多世界前沿的技术关键。如：管线压缩机专用模型级的开发与应用，管线压缩机与高速电机的设计方案优化选型、匹配，压缩机与高速电机的轴系扭转振动分析等。　　中石油西气东输管道公司相关负责人透露，一次单机工厂性能试验、三次72小时工厂全速联调试验、一次工厂全系统联调试验、高陵分输压气站机组启动后的24小时测试、喘振线测试，72小时带负荷测试，这些测试中，研发的压缩机组的主要性能参数指标都达到了国际先进水平。　　“20兆瓦电驱机组研制成功表明我国完全有能力为输气管线增压站提供具有国际先进水平的压缩机，树立了长输管线压缩机组国产化又一个重要的里程碑。”国家能源局相关负责人说。　　苏永强告诉本报记者，通过攻克20兆瓦级电驱压缩机组，既积累了经验，也发现了一些不足：沈鼓首次独立设计20兆瓦电驱压缩机组，在加工制造过程中，对一些细节问题还欠缺考虑，在后续机组中将予以改进；提供给用户的产品随机文件的内容和格式与国外厂家相比还不够完整、系统；机组在现场安装调试过程中，由于缺少相关经验，以及与施工单位沟通需要加强，导致现场一些小问题拖期时间太长，影响整个工期；沈鼓作为总成套商，与各配套商之间的沟通还需要进一步加强。　　成功经验或可复制　　国家能源局相关负责人告诉记者，此次成功再次印证了一条重要经验：就是依托重大工程实现能源装备的国产化；“站在国家的立场，站在国家长远发展的角度，用户对于国产重大装备给予坚定不移的支持”，被认为是此次设备研制成功的另一个重要原因，正如廖永远所言，中国石油在推进长输管道关键设备国产化工作中一直矢志不渝、全力推进、不遗余力。苏永强告诉记者，机组的研制成功得益于政府的组织协调、创新的研发模式和先进的试验支撑。　　据了解，国家能源局明确要求要在国家重点工程上推进重大装备国产化，组成了工作小组和专家组，各重要时间节点组织部署，召开专家论证会、工作推进会等，加强组织，并充分发挥中国机械工业联合会的力量，协调推进重大技术装备国产化。　　从研发模式层面来说，2009年11月，《天然气长输管道关键设备国产化20MW级电驱压缩机组研制合同》签订之后，中国石油专门设立重大科技专项，装备制造业采用“产学研用”相结合的模式，与具有丰富长输管道建设经验、熟悉机组设备成套技术和现场应用的西气东输管道公司联合研发，协同作战，并借鉴国际同类产品的研发经验，开展联合攻关。　　机组的试验是重要环节，在沈鼓投入巨资建设的试验台上，开展了20兆瓦级电驱动压缩机组全速全功率试验，验证了电机、变频器辅助系统的可靠性，验证了产品控制系统的可靠性。　　国家能源局相关负责人告诉记者，我国正在逐步建立能源领域重大技术研究、重大技术装备、重大示范工程和技术创新平台“四位一体”的国家能源科技创新体系，这也为20兆瓦电驱压缩机组等能源装备的国产化突破提供了有利环境。　　苏永强透露，20兆瓦电驱机组的研制成功后，将进行全面的总结和消化，为研制天然气储气库压缩机打好基础。下一步，沈鼓将和兄弟单位一起，进一步改进设计，并将依托榆济管线等攻克12兆瓦电驱机组国产化任务，为电驱压缩机组系列化、型谱化铺平道路。　　据了解，目前，从投资角度统计，我国管道设备国产化程度还不到50%。按照规划，到“十二五”末，在保证产品主要技术指标国际先进的同时，油气管道设备国产化率（投资金额）将达到80%以上。

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