一种多压力系统节能增压系统的制作方法

1.本发明属于天然气井开采应用领域，涉及一种多气源压缩机节能运行系统，尤其涉及一种能够提高气田集输压缩机入口压力的多压力系统节能增压系统。

背景技术：

2.对于多压力系统气源的压缩机，特别在天然气田开发过程中，随着气井压力的逐渐降低，为保障气田稳产，均需要采用增压集输工艺，由于各气井生产压力不同，在实际生产运行中不同来气压力存在较大差别(最高入口压力一般是最低入口压力的2倍以内)。为满足最低压力进气要求，造成压缩机入口压力降低，压比增大，压缩能耗升高。
3.有效利用多压力集输系统的压力能，对降低低压天然气增压开采和集输的能耗，进而降低气田开发成本具有至关重要的作用。为降低压缩机的运行能耗，目前主要采用优化压缩机运行方式进行节能。
4.专利cn207377783u提出一种往复式压缩机的节能控制系统，节能控制系统用于控制往复式压缩机的流量，包括气缸卸荷阀、控制所述气缸卸荷阀开关的开关装置和为气缸卸荷阀提供仪表风的气源，气缸卸荷阀安装在所述往复式压缩机的进气阀上，气源通过管路与所述气缸卸荷阀相连通，开关装置安装在所述管路上并控制所述气缸卸荷阀的开关。通过在往复式压缩机的进气阀上安装气缸卸荷阀，关闭气缸卸荷阀时，使往复式压缩机可以满负荷运行，打开气缸卸荷阀时，也可以通过气缸卸荷阀调节流量满足生产要求。
5.但是现有技术中的往复式压缩机结构复杂，而且运行的能耗较高。

技术实现要素：

6.本发明涉及一种多气源压缩机节能运行工艺。提出一种利用压力能回收装置，将压缩机入口的高压气压力能回收，用于压缩机低压进气增压，从而提高压缩机的进气压力，实现压缩机运行能耗的降低。在压力能回收装置内，高压气通过膨胀过程释放压力能，用于压缩低压气，实现低压气的压缩增压。本发明充分利用压缩机高压进气的压力能为低压进气增压，不仅节约能耗，而且减少了环境污染。
7.根据本发明的一个方面，提供一种多压力系统节能增压系统，包括：
8.气体压力均衡器，一侧设置有高压气体入口和低压气体入口，另一侧设置有出气口，所述高压气体入口通过管道连接到高压气井，所述低压气体入口通过管道连接到低压气井；
9.增压机，一端通过管道连接至所述气体压力均衡器的出气口，另一端连接至外输管道。
10.进一步地，所述气体压力均衡器采用气体激波方式传递压力能。
11.进一步地，所述气体压力均衡器包括气波机转子和气波机定子，所述气波机定子位于所述气波机转子的两端；
12.所述气波机转子的外周包括多个激波管，所述高压气体入口和低压气体入口设置
在所述气波机定子的一侧，所述出气口设置在所述气波机定子的另一侧。
13.进一步地，所述气体压力均衡器还包括转子驱动电机和电机控制器；
14.所述转子驱动电机用于驱动所述气波机转子转动；
15.所述电机控制器用于控制所述转子驱动电机的转速。
16.进一步地，所述气波机转子沿圆周方向均匀设有多个激波管；
17.所述气波机定子在两端对应地均匀开设有多个开口，一侧的多个开口分别作为所述高压气体入口和低压气体入口，另一侧的多个开口作为所述出气口。
18.进一步地，所述转子驱动电机驱动所述气波机转子旋转，使得激波管周期性地与所述气波机定子两端的多个开口接通。
19.进一步地，所述高压气体和低压气体周期性地交替射入所述气波机转子的激波管内；
20.在激波管内压力均衡的中压气由所述出气口排出压力均衡器。
21.进一步地，所述高压气体射入所述气波机转子的激波管内，由于气体的膨胀作用，在激波管的入口处形成低压，依据气体的膨胀速度，设置所述气波机转子的转速，使激波管的入口形成最低压时，激波管转到所述低压气体入口，将低压气吸入激波管，当低压气进入激波管后，激波管又转到高压气体入口，通过高压气体的膨胀对吸入的低压气体进行压缩。
22.进一步地，所述转子驱动电机通过磁性连轴器与所述气波机转子连接。
23.进一步地，所述电机控制器通过变频的方式调节所述转子驱动电机的转速。
24.本发明采用气波原理回收压缩机进气压力能，通过气波传递方式实现压缩机进气压力均衡，提高压缩机进气压力，达到降低压缩机运行能耗的目的。
25.进一步地，本发明将气体压力均衡器应用于气田集输压缩机进气之前，与压缩机联合运行，通过压力均衡器将进气压力差别较大的低压气进行均衡，提高压缩机的进气压力，降低压缩机的能耗。
附图说明
26.通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
27.图1为本发明的一种多压力系统节能增压系统的示意图。
28.图2为本发明的气体压力均衡器的示意图。
29.附图标记：
30.1、高压气井；2、低压气井；3、气体压力均衡器；4、增压机；5、外输管道；11、定子；12、转子；13、磁性连轴器；14、驱动电机、15、电机控制器。
具体实施方式
31.下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
32.为了实现压缩机的节能经济运行，本发明提供了一种多气源压缩机节能运行工艺，通过气体压力能回收装置，提高压缩机进气压力，降低压缩机运行能耗。
33.本发明提供一种多压力系统节能增压系统，包括：
34.气体压力均衡器，一侧设置有高压气体入口和低压气体入口，另一侧设置有出气口，所述高压气体入口通过管道连接到高压气井，所述低压气体入口通过管道连接到低压气井；
35.增压机，一端通过管道连接至所述气体压力均衡器的出气口，另一端连接至外输管道。
36.进一步地，本发明的气体压力均衡器采用气体激波方式传动压力能，实现气体压力能的高效传递，气体压力均衡器主要包括：气波机转子、气波机定子、转子驱动电机和电机控制器。
37.本发明的工艺流程是压缩机多压力进气首先进入气体压力均衡器，通过气波回收高压进气的压力能为低压进气增压，实现多压力进气压力均衡，混合后提高压力的气体进入压缩机进行增压后外输。
38.气体压力均衡器采用气波压力交换技术，为一种直接接触式能量传递技术，利用运动的压力波(压缩波和膨胀波)来实现不同状态参数气体之间的能量交换。气体压力均衡器内部包括转子和定子，转子的外周由激波管组成，定子一侧设置有高压气体入口和低压气体入口，另一侧设置有中压气的出气口。气体压力均衡器工作时，转子以一定速度转动，高压气体由入口进入压力均衡器，周期性的射入转子的激波管内膨胀，由于高压气体的膨胀作用，在激波管进气口处形成低压，依据气体的膨胀速度，设置转子的转速，使激波管入口形成最低压时，激波管正好转到低压气体入口，使低压气吸入激波管，当低压气进入后，激波管又转到高压气体入口，通过高压气体的膨胀对吸入的低压气体进行压缩。在激波管内压力均衡的中压气由出气口排出压力均衡器。
39.气体压力均衡器的气波机定子，在两端均匀开有一些开口，开口的数量及位置可以根据气体压力均衡器的实际应用来确定。随着转子的旋转，激波管周期性地与定子端部的各个开口接通，从而产生能量传递所依赖的压缩波和膨胀波并实现气体的流入或流出。气波机转子由驱动电机带动，可以采用磁性连轴器相互连接，可应用于如天然气等易燃易爆的气体场合。由于转子的转速对气体压力能的传递效率至关重要，采用控制器对电机的转速进行控制，可以通过变频的方式调节转子驱动电机的转速。
40.本发明的工艺流程是压缩机多压力进气之前，首先进入气体压力均衡器，通过气波回收高压进气的压力能为低压进气增压，实现多压力进气的压力均衡，混合后提高压力的气体进入压缩机进行增压后外输。通过采用气体压力能气波传递方式，回收高压进气压力能，降低压缩机的增压能耗。
41.为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
42.下面结合附图，并结合实施例，对本发明做进一步的说明。
43.如图1所示，本实施例提出了一种多压力系统节能增压系统，包括：
44.气体压力均衡器3，一侧设置有高压气体入口和低压气体入口，另一侧设置有出气
口，所述高压气体入口通过管道连接到高压气井1，所述低压气体入口通过管道连接到低压气井2；
45.增压机4，一端通过管道连接至所述气体压力均衡器3的出气口，另一端连接至外输管道5。
46.本实施例的多压力系统节能增压系统用在天然气田地面集输系统中，降低了气田增压能耗。高压气井1、低压气井2通过管道与气体压力均衡器3相连，压力均衡后的气体进入增压机4进行增压外输。通过理论计算验证其效果，在高压气井1为5.5mpa，流量6万方/天，低压气井2为3.5mpa，气量为5万方/天，增压外输压力为6.7mpa的工况下，气体压力均衡3出口压力可达到4.5mpa，较传统增压工艺3.5mpa提高约1mpa，预计可节约增压电耗约45万度电/年。
47.如图2所示，气体压力均衡器3包括转子12和定子11，定子11位于转子12的两端。转子12的外周包括多个激波管，高压气体入口和低压气体入口设置在定子11的一侧端部，出气口设置在定子11的另一侧端部。
48.转子12由驱动电机14驱动，采用磁性连轴器13相互连接，以便安全地应用于如天然气等易燃易爆的气体场合。采用电机控制器15对驱动电机14的转速进行控制。
49.气体压力均衡器3工作时，电机控制器15控制驱动电机14旋转，使得转子12以一定速度转动，高压气体由入口进入压力均衡器3，周期性的射入转子12的激波管内膨胀，由于高压气体的膨胀作用，在激波管进气口处形成低压，依据气体的膨胀速度，设置转子12的转速，使激波管入口形成最低压时，激波管正好转到低压气体入口，使低压气吸入激波管，当低压气进入后，激波管又转到高压气体入口，通过高压气体的膨胀对吸入的低压气体进行压缩。在激波管内压力均衡的中压气由出气口排出压力均衡器3。
50.本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
51.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

技术特征：

1.一种多压力系统节能增压系统，其特征在于，包括：气体压力均衡器，一侧设置有高压气体入口和低压气体入口，另一侧设置有出气口，所述高压气体入口通过管道连接到高压气井，所述低压气体入口通过管道连接到低压气井；增压机，一端通过管道连接至所述气体压力均衡器的出气口，另一端连接至外输管道。2.根据权利要求1所述的多压力系统节能增压系统，其特征在于，所述气体压力均衡器采用气体激波方式传递压力能。3.根据权利要求1所述的多压力系统节能增压系统，其特征在于，所述气体压力均衡器包括气波机转子和气波机定子，所述气波机定子位于所述气波机转子的两端；所述气波机转子的外周包括多个激波管，所述高压气体入口和低压气体入口设置在所述气波机定子的一侧，所述出气口设置在所述气波机定子的另一侧。4.根据权利要求3所述的多压力系统节能增压系统，其特征在于，所述气体压力均衡器还包括转子驱动电机和电机控制器；所述转子驱动电机用于驱动所述气波机转子转动；所述电机控制器用于控制所述转子驱动电机的转速。5.根据权利要求4所述的多压力系统节能增压系统，其特征在于，所述气波机转子沿圆周方向均匀设有多个激波管；所述气波机定子在两端对应地均匀开设有多个开口，一侧的多个开口分别作为所述高压气体入口和低压气体入口，另一侧的多个开口作为所述出气口。6.根据权利要求5所述的多压力系统节能增压系统，其特征在于，所述转子驱动电机驱动所述气波机转子旋转，使得激波管周期性地与所述气波机定子两端的多个开口接通。7.根据权利要求6所述的多压力系统节能增压系统，其特征在于，所述高压气体和低压气体周期性地交替射入所述气波机转子的激波管内；在激波管内压力均衡的中压气由所述出气口排出压力均衡器。8.根据权利要求7所述的多压力系统节能增压系统，其特征在于，所述高压气体射入所述气波机转子的激波管内，由于气体的膨胀作用，在激波管的入口处形成低压，依据气体的膨胀速度，设置所述气波机转子的转速，使激波管的入口形成最低压时，激波管转到所述低压气体入口，将低压气吸入激波管，当低压气进入激波管后，激波管又转到高压气体入口，通过高压气体的膨胀对吸入的低压气体进行压缩。9.根据权利要求4所述的多压力系统节能增压系统，其特征在于，所述转子驱动电机通过磁性连轴器与所述气波机转子连接。10.根据权利要求4所述的多压力系统节能增压系统，其特征在于，所述电机控制器通过变频的方式调节所述转子驱动电机的转速。

技术总结

本发明提出了一种多压力系统节能增压系统，包括：气体压力均衡器，一侧设置有高压气体入口和低压气体入口，另一侧设置有出气口，所述高压气体入口通过管道连接到高压气井，所述低压气体入口通过管道连接到低压气井；增压机，一端通过管道连接至所述气体压力均衡器的出气口，另一端连接至外输管道。本发明采用气波原理回收压缩机进气压力能，通过气波传递方式实现压缩机进气压力均衡，提高压缩机进气压力，达到降低压缩机运行能耗的目的。本发明将气体压力均衡器应用于气田集输压缩机进气之前，与压缩机联合运行，通过压力均衡器将进气压力差别较大的低压气进行均衡，提高压缩机的进气压力，降低压缩机的能耗。降低压缩机的能耗。降低压缩机的能耗。