索拉壓縮機(jī)組常見(jiàn)故障處理

陳瑞成，王 輝

（中國(guó)石油西部管道蘭州輸氣分公司，蘭州 730070）

索拉壓縮機(jī)組常見(jiàn)故障處理

陳瑞成，王 輝

（中國(guó)石油西部管道蘭州輸氣分公司，蘭州 730070）

澀寧蘭管道壓縮機(jī)組運(yùn)行7年來(lái)，累計(jì)發(fā)生了171次導(dǎo)致啟機(jī)失敗或停機(jī)的故障，對(duì)171次故障進(jìn)行歸納總結(jié)后，發(fā)現(xiàn)經(jīng)常發(fā)生的故障主要集中在外供電、控制系統(tǒng)、工藝設(shè)備、空氣系統(tǒng)這4方面，占總停機(jī)次數(shù)的83.04%。對(duì)這4方面的故障進(jìn)行深入分析，剖析原因，提出解決措施。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行檢驗(yàn)，所采取的措施大幅降低了故障發(fā)生率，澀寧蘭管道壓縮機(jī)組年平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間由初期的900 h提高到2 900 h。

索拉；壓縮機(jī)組；故障；措施；澀寧蘭

燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)（以下簡(jiǎn)稱壓縮機(jī)組）在天然氣長(zhǎng)輸管道上已經(jīng)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。截至2012年底，中國(guó)石油天然氣與管道分公司已經(jīng)有101臺(tái)壓縮機(jī)組在運(yùn)行。作為天然氣長(zhǎng)輸管道的核心設(shè)備，燃?xì)廨啓C(jī)是集技術(shù)密集、人才密集、資金密集于一體的高科技產(chǎn)品，素有“機(jī)械工業(yè)皇冠上的明珠”之稱。其運(yùn)行狀況關(guān)系到運(yùn)行單位的平穩(wěn)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)，一旦發(fā)生故障且短時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)，造成管線壓力波動(dòng)，對(duì)下游用戶的可靠用氣造成影響，運(yùn)行單位需承擔(dān)巨大的社會(huì)責(zé)任。因此，在壓縮機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中有哪些常見(jiàn)故障，同時(shí)對(duì)故障成因進(jìn)行剖析總結(jié)，提高壓縮機(jī)組運(yùn)行水平，減少故障停機(jī)次數(shù)，對(duì)運(yùn)行單位顯得尤為重要。

1 澀寧蘭管道壓縮機(jī)組概況及運(yùn)行情況分析

蘭州輸氣分公司運(yùn)營(yíng)著澀北-西寧-蘭州輸氣管道主復(fù)線（以下簡(jiǎn)稱澀寧蘭管道），承擔(dān)著為甘肅、青海、寧夏3省供氣的重任，尤其是在采暖季節(jié)，澀寧蘭管道給西寧和蘭州城市燃?xì)獗９┤蝿?wù)異常嚴(yán)峻，保證壓縮機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。

澀寧蘭管道從2005年開(kāi)始實(shí)施增壓工程，歷時(shí)5年，逐步建成了澀北、羊腸子溝、烏蘭、湖東、河口5座壓氣站，共安裝了13臺(tái)壓縮機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)為美國(guó)索拉公司制造，離心壓縮機(jī)為德國(guó)曼透平公司制造，總裝機(jī)功率168 MW。

自澀寧蘭管道首臺(tái)壓縮機(jī)組于2005年11月投運(yùn)以來(lái)，截至2012年12月31日，13臺(tái)壓縮機(jī)組累計(jì)運(yùn)行約17萬(wàn)小時(shí)，累計(jì)發(fā)生171次導(dǎo)致壓縮機(jī)組啟動(dòng)失敗或停機(jī)的故障，經(jīng)分類整理，詳細(xì)情況見(jiàn)表1。由表1可以看出，排在前4位的分別是供電故障、控制系統(tǒng)故障、工藝故障、空氣系統(tǒng)故障，4項(xiàng)合計(jì)占全部停機(jī)次數(shù)的83.04%。

2 典型故障處理措施

由前面分析可知，4類主要故障就導(dǎo)致了83%的停機(jī)，對(duì)這4類故障進(jìn)行深入分析，找到其深層次的原因，從根源上解決問(wèn)題，就可以大幅降低停機(jī)次數(shù)。澀寧蘭管道技術(shù)人員在不斷總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)故障成因逐步有了深刻的認(rèn)識(shí)，提出很多有針對(duì)性的措施并實(shí)施，得到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的檢驗(yàn)，效果良好，現(xiàn)將故障成因及解決措施分析如下。

2.1 外供電導(dǎo)致停機(jī)的原因分析及解決措施

澀寧蘭管道壓氣站供電方式是以10 kV市電為主電源，發(fā)電機(jī)為備用電源。除河口壓氣站外，其余4座壓氣站均位于青海省無(wú)人或少人區(qū)，所在地區(qū)市電質(zhì)量差，經(jīng)常因天氣等原因掉電，且電壓不穩(wěn)。壓縮機(jī)組由于潤(rùn)滑油冷卻器、空冷器、箱體通風(fēng)等電機(jī)都需要380 V動(dòng)力電源，在市電中斷時(shí)，如果備用電源不能在20 s內(nèi)及時(shí)供給，則會(huì)因供電故障而導(dǎo)致停機(jī)。

作為備用電源的發(fā)電機(jī)一般需要15 s左右啟動(dòng)并帶載，在冬季則需要20 s以上的時(shí)間。針對(duì)發(fā)電機(jī)現(xiàn)實(shí)情況，給發(fā)電機(jī)房做保溫，安裝了兩臺(tái)3.8 kW的防爆加熱器，只要發(fā)電機(jī)房室內(nèi)溫度低于10℃，則加熱器自動(dòng)啟動(dòng)，確保在冬季或寒冷天氣，發(fā)電機(jī)能迅速啟動(dòng)并帶載。

市電電壓不穩(wěn)，極易導(dǎo)致壓縮機(jī)組用電設(shè)備損壞或不能正常工作，從而引發(fā)供電故障，觸發(fā)壓縮機(jī)組停機(jī)。針對(duì)這種情況，給各壓氣站的變壓器后安裝了穩(wěn)壓器，確保380 V電壓在－5%～＋10%之間，避免了電壓不穩(wěn)導(dǎo)致的停機(jī)。此外，在每年電氣春秋檢時(shí)，加強(qiáng)對(duì)市電線路的檢查和測(cè)試，各站隊(duì)將市電線路巡檢納入日常工作范圍內(nèi)。

從市電線路管理、增設(shè)穩(wěn)壓器、發(fā)電機(jī)組管理等多個(gè)方面采取措施，綜合改進(jìn)，減少了因供電造成機(jī)組停機(jī)的次數(shù)。

2.2 控制系統(tǒng)導(dǎo)致停機(jī)的原因分析及解決措施

控制系統(tǒng)故障的主要原因是各電子模塊（包括輸入輸出模塊、通訊模塊、處理器）故障、現(xiàn)場(chǎng)各類傳感器故障、誤報(bào)警。一旦模塊發(fā)生故障，與其所連接的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)就會(huì)丟失或失真，導(dǎo)致壓縮機(jī)組保護(hù)停機(jī)。電子模塊的壽命服從指數(shù)分布，它具有無(wú)記憶性的特點(diǎn)，因此對(duì)于電子模塊因壽命問(wèn)題導(dǎo)致的停機(jī)沒(méi)有很好辦法來(lái)解決。然而對(duì)控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致的停機(jī)進(jìn)行深入分析后發(fā)現(xiàn)，真正因電子模塊壽命問(wèn)題導(dǎo)致的停機(jī)僅有16次，其余32次停機(jī)均是由接線問(wèn)題引發(fā)的，接線存在兩方面的問(wèn)題：接地不規(guī)范、接線不規(guī)范。如因接地不規(guī)范，導(dǎo)致雷電引發(fā)的瞬間大電流（或高電壓）進(jìn)入控制信號(hào)回路，導(dǎo)致控制信號(hào)失真，造成誤報(bào)警而停機(jī)，此類故障停機(jī)有10次。接地不規(guī)范容易導(dǎo)致模塊損壞，達(dá)不到預(yù)期壽命，此外電纜虛接也易導(dǎo)致模塊損壞。

接地系統(tǒng)如果不符合規(guī)范，通常會(huì)造成控制系統(tǒng)可靠性問(wèn)題。雜波干擾微伏信號(hào)經(jīng)常造成隨機(jī)的超速保護(hù)，高溫、振動(dòng)大或其他無(wú)規(guī)律的關(guān)停，在某些情況下還會(huì)導(dǎo)致PLC的程序丟失、模塊損壞、通信通道故障，雷擊時(shí)電流易竄入控制系統(tǒng)，造成停機(jī)甚至設(shè)備損壞。

沒(méi)有按安裝規(guī)范接線，現(xiàn)場(chǎng)存在信號(hào)回路電纜沒(méi)有緊固造成虛接、施工時(shí)外力造成線路絕緣受損、動(dòng)力電纜、控制電纜以及本安回路敷設(shè)時(shí)距離不足30 cm、甚至有交叉、纏繞布線的情況，這些問(wèn)題都易導(dǎo)致信號(hào)失真、丟失。

建設(shè)期的一些不規(guī)范施工行為，陸續(xù)在后期運(yùn)行中暴露出來(lái)，導(dǎo)致了大量停機(jī)故障，后續(xù)的整改過(guò)程花費(fèi)了大量的精力、金錢。

2.3 工藝導(dǎo)致停機(jī)的原因分析及解決措施

工藝導(dǎo)致停機(jī)的主要原因是閥門故障，閥位不符合壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)的要求，如需要開(kāi)閥的時(shí)候，閥門打不開(kāi)，需要關(guān)閥的時(shí)候又關(guān)不上，閥位不正確主要是由工藝管線不清潔引發(fā)，雜質(zhì)導(dǎo)致閥門卡滯、阻塞、內(nèi)漏。工藝管線不清潔還會(huì)導(dǎo)致引壓管堵塞，壓力變送器不能正確反饋實(shí)際壓力。

投產(chǎn)前，要認(rèn)真對(duì)管道內(nèi)雜質(zhì)和污物進(jìn)行清理。冬季投產(chǎn)的壓氣站，要做好防冰堵工作。冬季氣溫低，在有游離態(tài)水存在的情況下，為水合物形成提供了便利條件。因此，要做好保溫、定期排污工作，防止在引壓管、變送器等處發(fā)生冰堵，造成數(shù)據(jù)失真超出范圍停機(jī)，或形成管道冰堵。對(duì)于易發(fā)生冰堵的管道，適當(dāng)采取保溫措施，必要時(shí)安裝電加熱器或電伴熱。

2.4 空氣系統(tǒng)導(dǎo)致停機(jī)的原因分析及解決措施

2.4.1 燃?xì)廨啓C(jī)箱體通風(fēng)系統(tǒng)壓力低

燃?xì)廨啓C(jī)箱體通風(fēng)系統(tǒng)主要有兩個(gè)目的：一是給燃?xì)廨啓C(jī)降溫；二是萬(wàn)一箱體內(nèi)有可燃?xì)怏w泄漏，也能及時(shí)的通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)帶走，避免可燃?xì)怏w聚集。

澀寧蘭管道西線4座壓氣站周邊環(huán)境惡劣，強(qiáng)風(fēng)沙天氣較多，箱體通風(fēng)系統(tǒng)容易將雨雪、沙土吸入通風(fēng)口，使通風(fēng)系統(tǒng)過(guò)濾器堵塞，導(dǎo)致箱體內(nèi)壓力低而停機(jī)。此外，進(jìn)氣口緊貼壓縮機(jī)廠房側(cè)面，按照伯努利原理：同樣是流過(guò)某個(gè)表面的流體，速度快的對(duì)這個(gè)表面產(chǎn)生的壓強(qiáng)要小。強(qiáng)風(fēng)造成箱體通風(fēng)口壓力變低，導(dǎo)致進(jìn)入箱體的空氣量減少，壓力在短期內(nèi)低于停機(jī)值，導(dǎo)致停機(jī)。

為了解決上述問(wèn)題，對(duì)箱體通風(fēng)進(jìn)氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，加裝彎頭和導(dǎo)流百葉窗。用不銹鋼板焊接一個(gè)90°方形彎頭，一端連接至箱體通風(fēng)進(jìn)氣口，一端為開(kāi)口向下的導(dǎo)流口，導(dǎo)流口處安裝百葉窗。90°彎頭使箱體通風(fēng)為自下而上的進(jìn)氣，大大減少大顆?；覊m、雨雪進(jìn)入通風(fēng)道，堵塞濾芯的幾率。進(jìn)口處的百葉窗在大風(fēng)天氣起到導(dǎo)流作用，削弱了紊流或者伯努利原理帶來(lái)的影響。

2.4.2 燃燒空氣進(jìn)氣過(guò)濾器壓差高

燃?xì)廨啓C(jī)燃燒空氣進(jìn)氣壓差變送器為室外安裝，在雨雪天氣，雨水或雪水經(jīng)常容易累積在該變送器上，導(dǎo)致變送器的大氣壓參考點(diǎn)被堵，差壓上升，控制系統(tǒng)即認(rèn)為燃燒空氣進(jìn)氣濾芯壓差過(guò)大，進(jìn)而導(dǎo)致停機(jī)。因此，用塑料板在差壓變送器上方粘貼形成一個(gè)防雨裝置，接口處用玻璃膠進(jìn)行密封。經(jīng)改造后，效果良好，再未因雨雪堵塞燃燒空氣壓差變送器而停機(jī)。

3 總結(jié)

在澀寧蘭管道壓縮機(jī)組7年的運(yùn)行過(guò)程中，技術(shù)人員不斷琢磨、總結(jié)、整改、革新，澀寧蘭管道壓縮機(jī)組運(yùn)行水平得到長(zhǎng)足的進(jìn)步，由初期的年平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間900 h提高到2012年的2 900 h，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在此過(guò)程中，技術(shù)人員總結(jié)了3條運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)：一是壓縮機(jī)組故障發(fā)生的主要因素集中在控制和供電，澀寧蘭管道壓縮機(jī)組因此而導(dǎo)致的停機(jī)總共103次，占比60.23%，因此出現(xiàn)故障時(shí)，首先考慮從控制和供電方面入手解決；二是充分重視壓縮機(jī)組施工過(guò)程，否則將導(dǎo)致運(yùn)行初期故障頻發(fā)；三是即使是從發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口的成熟產(chǎn)品，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用中，也存在設(shè)計(jì)不合理的情況，因此不能迷信國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行改造、革新。

［1］ 徐鐵軍.天然氣管道壓縮機(jī)組及其在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用與發(fā)展［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2011，30（5）：321-326.

［2］ 劉培軍.天然氣管道壓縮機(jī)組投產(chǎn)試運(yùn)應(yīng)注意的問(wèn)題［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2008，27（7）：51-53.

［3］ 齊波軍，劉彥生，盛威.金牛座60型燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行中常見(jiàn)的故障及處理方法［J］.燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2003，16（3）：59-60.

［4］ 尹廣增.金牛星T70燃?xì)廨啓C(jī)兩類故障綜合處理［J］.設(shè)備管理與維修，2009，03：25-26.

［5］ 張旋洲.燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行故障及典型事故的處理［J］.燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2006，19（1）：64-67.

［6］ 王輝.陳瑞成.一個(gè)燃?jí)簷C(jī)組故障的典型處理過(guò)程［J］.燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2013，26（4）：53-55.

Solutions of Solar Gas Turbine Package Common M alfunctions

CHEN Rui-cheng，WANG Hui
（PetroChina West Pipeline Lanzhou Natural Gas Transmission Sub-company，Lanzhou 730070，China）

The compressor sets of Selan pipeline have been in use for 7 years，and it showed 171 breakdowns of start-up failures and on-work stops.It showed that the reasons coursed the breakdowns aremainly focused on power supply，control system，process equipment and air system，which counted for83.04%of all the breakdowns.Further study on the4 reasons leads to specific solutions.According to the test，themean time of failure free operation of the compressor sets increased significantly from 900 h to 2 900 h，after taking the solutions in action.

Solar；compressor set；malfunction；solution；SeLan pipeline

TK477

B

1009-2889（2014）03-0066-03

2014-01-08改稿日期：2014-01-27

陳瑞成（1967-），工程師，從事輸氣生產(chǎn)管理。通訊作者：王輝，E-mail：lzwanghui＠petrochina.com.cn。