壓縮機(jī)冷卻循環(huán)管路串入天然氣問(wèn)題原因分析

邵景海

摘 要 本文介紹了壓縮機(jī)的工作原理和冷卻器在壓縮機(jī)工作中的作用，針對(duì)天然氣串入冷卻液的實(shí)際事例說(shuō)明解決問(wèn)題的思路和方法。

關(guān)鍵詞 壓縮機(jī)工作原理 冷卻器 氣封填料函

一、壓縮機(jī)的工作原理

壓縮機(jī)是各行業(yè)工業(yè)上廣泛使用的機(jī)器設(shè)備，在石油化工行業(yè)的應(yīng)用尤其普遍。壓縮機(jī)的工作原理是通過(guò)原動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又通過(guò)曲柄連桿將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭诸^在滑道內(nèi)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，十字頭又帶動(dòng)活塞桿在氣缸內(nèi)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣體的吸入、壓縮、排出等過(guò)程。對(duì)于蓋側(cè)工作容積，活塞由外止點(diǎn)向曲軸方向移動(dòng)時(shí)，進(jìn)氣閥打開(kāi)，排氣閥關(guān)閉，氣體通過(guò)進(jìn)氣閥進(jìn)入氣缸?；钊蓛?nèi)止點(diǎn)向外止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，進(jìn)氣閥和排氣閥均關(guān)閉。隨著氣缸內(nèi)的氣體被壓縮而壓力逐漸升高，當(dāng)壓力超過(guò)排氣閥外的氣體壓力時(shí)，排氣閥打開(kāi)，排出壓縮氣體。活塞移至外止點(diǎn)時(shí)，排氣結(jié)束。氣缸軸側(cè)與蓋側(cè)工作過(guò)程相反。對(duì)于多級(jí)壓縮機(jī)，上一級(jí)排出的氣體經(jīng)過(guò)冷卻后被送到下一級(jí)，再進(jìn)行壓縮，最后一級(jí)排出的氣體經(jīng)過(guò)后冷卻器輸出，向用戶提供合格的壓縮氣體。壓縮機(jī)在壓縮氣體過(guò)程時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量大部分留在氣體中使氣體溫度升高，還有一部分傳導(dǎo)給氣缸使氣缸溫度升高，為使壓縮機(jī)正常工作就要降低氣體和壓縮機(jī)缸體溫度，為此就要使用冷卻系統(tǒng)冷卻氣體和缸體。冷卻方式主要有水冷和氣冷，冷卻介質(zhì)在冷卻系統(tǒng)管路中周而復(fù)始的循環(huán)冷卻氣體和缸體，保證壓縮機(jī)氣體和缸體的溫度滿足正常工作需要。

二、存在的問(wèn)題

實(shí)例說(shuō)明如下：新疆克拉瑪依油田有一臺(tái)2D8-35/1-19天然氣壓縮機(jī)，原冷卻方式是水冷，但當(dāng)?shù)厮|(zhì)較硬較差，使用一段時(shí)間后冷卻管路中存有大量的水垢和污垢，冷卻效果下降，氣體溫度升高影響壓縮機(jī)的正常使用。為解決此問(wèn)題我們建議將冷卻方式由水冷改為風(fēng)冷，增加一臺(tái)風(fēng)冷器和冷卻液儲(chǔ)箱，冷卻介質(zhì)改用防凍液，這樣就可以避免在冷卻管路中產(chǎn)生水垢和污垢。改造后用戶反映使用情況良好?？蛇^(guò)了一段時(shí)間，用戶打電話反映發(fā)現(xiàn)冷卻液儲(chǔ)箱內(nèi)含有大量天然氣，表明壓縮機(jī)的氣體系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)互相串通，這在壓縮機(jī)的正常工作中是不允許的，尤其是壓縮介質(zhì)是天然氣而產(chǎn)生的泄露。

三、壓縮機(jī)氣體系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)走向路線

氣體系統(tǒng)走向路線：氣體→一級(jí)進(jìn)氣緩沖罐→一級(jí)氣缸→一級(jí)排氣緩沖罐→中間冷卻器→氣液分離器→二級(jí)緩沖罐→二級(jí)氣缸→二級(jí)排氣緩沖罐→排氣管路→風(fēng)冷器→進(jìn)用戶使用系統(tǒng)。

冷卻系統(tǒng)走向路線：（這里只說(shuō)明和氣體有串通可能性的管路路線）冷卻液→一級(jí)氣缸→中間冷卻器→二級(jí)氣缸→風(fēng)冷器→冷卻液儲(chǔ)箱。

四、串入天然氣問(wèn)題原因分析

這次在更換風(fēng)冷系統(tǒng)時(shí)，把立式列管中間冷卻器同時(shí)更換，由于現(xiàn)場(chǎng)條件所限，沒(méi)有行車(chē)和吊車(chē)可供使用，安裝難度較大。在做好安全防護(hù)措施情況下，擬定好施工方案，認(rèn)真按照施工方案作業(yè)。在組裝中間冷卻器時(shí)，先把中冷芯倒置，放入下密封墊圈后放入中間殼體，再放入中密封墊圈、鋼圈和O型橡膠密封圈扣上底部殼體，用螺栓均勻?qū)ΨQ連接緊固好。為防止翻起時(shí)中冷芯滑動(dòng)跑位脫掉O型橡膠密封圈，用電焊將中冷芯和中間殼體點(diǎn)焊定位，翻立起來(lái)后用手持式砂輪機(jī)清除焊接部位焊點(diǎn)，放入上密封墊圈，將上殼體對(duì)正，再用螺栓均勻?qū)ΨQ連接緊固好。

在風(fēng)冷器和中間冷卻器更換好以后，開(kāi)始開(kāi)車(chē)試運(yùn)行觀察各部位工作狀況。當(dāng)班工作人員在檢查冷卻管路時(shí)，發(fā)現(xiàn)走到冷卻液儲(chǔ)箱附近有天然氣味道，用測(cè)試報(bào)警儀測(cè)試顯示為高報(bào)警。猜測(cè)是中間冷卻器組裝的問(wèn)題造成O型橡膠圈密封不好發(fā)生天然氣泄漏。把中間冷卻器底部的排污閥打開(kāi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)太多的液體，中間冷卻器泄露的可能性不大。那問(wèn)題出在哪里呢？會(huì)不會(huì)是一級(jí)氣缸墊子破裂造成天然氣體泄漏？前一段時(shí)間用戶更換過(guò)一級(jí)缸蓋，沒(méi)有換缸蓋墊子，它的破裂造成天然氣泄漏串入冷卻液可能性應(yīng)該很大。停機(jī)拆開(kāi)一級(jí)氣閥檢查發(fā)現(xiàn)缸體內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)液體，啟動(dòng)冷卻液循環(huán)泵仔細(xì)觀察未見(jiàn)有液體流出，一級(jí)缸蓋墊子破裂造成天然氣泄漏也可以排除?？赡睦镞€會(huì)造成天然氣泄漏呢？大家把目光又投向中間冷卻器。由于中間冷卻器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是氣體走管稱，液體走殼稱，因此，懷疑有列管破裂或砂眼而造成天然氣泄漏。排除這種懷疑也不難，使用打壓泵給中間冷卻器做打壓試驗(yàn)就可以解決。打壓泵打壓后發(fā)現(xiàn)壓力停留一段時(shí)間能夠保持穩(wěn)定，中間冷卻器泄漏也可以排除。在風(fēng)冷器中，氣體和液體設(shè)計(jì)時(shí)就是兩個(gè)互不連通的系統(tǒng)，根本不可能串通。在壓縮機(jī)本體里防止氣體和液體互相串通，用密封墊密封的部位就是一級(jí)缸體和二級(jí)缸體，還有氣封填料函處。雖然二級(jí)缸蓋墊子一年多沒(méi)有拆卸，一、二級(jí)氣封填料函的密封墊更是從來(lái)沒(méi)有動(dòng)過(guò)，它們出現(xiàn)問(wèn)題的可能性不大，因?yàn)楦鼡Q風(fēng)冷器和中間冷卻器前沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)天然氣泄漏問(wèn)題。但為了尋找問(wèn)題的癥結(jié)所在，大家還是準(zhǔn)備全部檢查一遍。先啟動(dòng)冷卻液循環(huán)泵，打開(kāi)一級(jí)中間接筒觀察口，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有冷卻液泄漏。打開(kāi)二級(jí)中間接筒觀察口，卻發(fā)現(xiàn)氣封填料函排污管漏液，這時(shí)二級(jí)進(jìn)氣閥拆掉，看到活塞內(nèi)止點(diǎn)處有大量的冷卻液往外泄漏，泄露部位找到了，可是冷卻液怎么會(huì)往氣封填料函兩邊泄露呢？如果是氣封填料函的氣缸側(cè)密封墊損壞，氣體和液體可以互相串通；如果是氣封填料函的接筒側(cè)O型密封圈損壞，氣體和液體是不會(huì)互相串通的。仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，在活塞內(nèi)止點(diǎn)處冷卻液沿著活塞桿周?chē)目p隙往外流，在中間接筒觀察口發(fā)現(xiàn)氣封填料函排污管漏液，氣封填料函壓蓋處沒(méi)有漏液。這樣一個(gè)問(wèn)題就出現(xiàn)了，這可是筆者從事壓縮機(jī)工作二十年以來(lái)都沒(méi)有碰到的問(wèn)題。分析判斷氣封填料函殼體可能有破裂或砂眼腐蝕造成氣體泄漏，停機(jī)啟動(dòng)冷卻循環(huán)液時(shí)就會(huì)看到冷卻液往兩邊泄露。拆下二級(jí)缸蓋，抽出活塞桿，再把氣封填料函壓蓋拆下，掏出填料。找來(lái)一截鋼管塞進(jìn)二級(jí)缸體，對(duì)準(zhǔn)氣封填料函殼體用大錘將其打動(dòng)退出，取出來(lái)發(fā)現(xiàn)氣封填料函殼體上有一個(gè)腐蝕孔，正是這個(gè)原因造成天然氣串入冷卻液。在氣封填料函殼體上出現(xiàn)一個(gè)腐蝕孔則分析認(rèn)為是在翻砂鑄造時(shí)，殼體表面存有夾渣或不光滑平整有凹坑，冷卻水質(zhì)又較硬較差，長(zhǎng)時(shí)間使用后造成該部位出現(xiàn)腐蝕孔。

五、結(jié)束語(yǔ)

在這次問(wèn)題的分析過(guò)程中，我們始終本著氣體和液體可能連通的部位去尋找，逐步排除。雖然起初懷疑是密封墊破損造成泄露，最后檢查發(fā)現(xiàn)是氣封填料函殼體上有一個(gè)腐蝕孔泄露，但這種分析方法無(wú)疑是正確的。