相國寺儲氣庫壓縮機組安全運行探討

李 強

(中國石油西南油氣田分公司儲氣庫管理處 重慶 401121)

0 引 言

壓縮機組是儲氣庫地面注氣設(shè)施的核心設(shè)備，做好壓縮機組技術(shù)管理，有效控制故障率，是儲氣庫安全平穩(wěn)注氣的重要保障[1-3]。相國寺儲氣庫從2013年投入運行以來，先后出現(xiàn)氣閥損壞、氣缸磨損、軟啟動裝置故障停機、壓縮機活塞桿斷裂等故障，不同程度影響儲氣庫注氣運行。分析出現(xiàn)故障的原因，總結(jié)管理弊端，并有針對性提出控制措施，必要時進行適應(yīng)性改造，提高經(jīng)濟運行優(yōu)化的同時，為后續(xù)壓縮機組的安全運行提供技術(shù)指導[4-5]。

1 壓縮機組概況

相國寺儲氣庫共有8臺DTY4000電驅(qū)活塞式天然氣壓縮機組，驅(qū)動電源引自站內(nèi)110 kV 變電所。壓縮機一級3只壓縮缸，缸徑為177.8 mm、額定排氣壓力為21.9 MPa，二級3只壓縮缸，缸徑為136.5 mm、額定排氣壓力為42 MPa，每臺壓縮機具有一、二級壓縮串并聯(lián)和單、雙作用功能，可以根據(jù)注氣流量和壓力的變化，通過改變氣缸的單、雙作用和開啟機組不同臺數(shù)來調(diào)節(jié)。壓縮機組進氣壓力設(shè)計為7.0～9.5 MPa，排氣壓力為30 MPa，設(shè)計處理量為166×104m3/d。

2 壓縮機組故障情況

相國寺儲氣庫壓縮機組從2013年投用以來，先后出現(xiàn)過如下故障：1)壓縮機氣閥出現(xiàn)頻繁損壞；2)壓縮機氣缸磨損超標；3)軟啟動裝置故障停機；4)部分壓縮機除油器振動大；5)壓縮機活塞桿斷裂；6)壓縮缸與進氣緩沖罐連接螺栓集中斷裂等故障，嚴重影響壓縮機的安全運行。

3 影響因素及控制措施

3.1 處理氣氣質(zhì)

壓縮機組運行時對處理氣氣質(zhì)有很高要求，要求不含液體和雜質(zhì)。液體進入壓縮缸會造成“液擊”，易導致活塞桿、氣閥損壞。雜質(zhì)進入壓縮缸也會造成壓縮缸、活塞環(huán)、氣閥的損壞。

相國寺儲氣庫壓縮機組受處理氣氣質(zhì)影響較大。投產(chǎn)初期，因氣質(zhì)中含有粉塵、焊渣等雜質(zhì)造成氣閥的損壞嚴重。粉塵進入氣缸與潤滑油形成研磨膏，使氣缸產(chǎn)生磨損。同時，集輸工藝存在注采同管輸段，采氣期存留在管段中的液體在注氣初期會帶入壓縮缸，對壓縮缸的潤滑造成破壞，嚴重時造成“液擊”現(xiàn)象，使活塞桿、氣閥損壞，壓縮缸磨損增加。

提高注氣氣質(zhì)的預(yù)處理效果是有效的控制措施。注氣系統(tǒng)的除塵器及氣體分離器處理效果，將直接影響壓縮機運行。分離器處理效果差、壓差過大，不及時處理，將造成過濾器濾芯“直通”(圖1)，沒有起到過濾作用，會使液體、粉塵、雜質(zhì)進入壓縮缸，造成氣缸磨損、氣閥的損壞。當濾芯壓差超過70%時，應(yīng)及時對分離器濾芯進行檢查、清洗或更換。過濾器濾芯“直通”后，應(yīng)對進機前管道進行清洗，并對進機前的金屬濾網(wǎng)進行檢查、清洗或更換(圖2)。同時，注氣前應(yīng)進行管道的清管作業(yè)，減少游離狀液體進入壓縮機組。

圖1 過濾分離器使用狀況

圖2 進機前濾網(wǎng)合用狀況

3.2 壓縮機組運行工況

壓縮機組運行工況與設(shè)計存在偏差，是導致壓縮機零部件使用壽命縮短或損壞的主要影響因素。

1)相國寺儲氣庫壓縮機組前3個注氣期運行時，進氣壓力沒有達到設(shè)計進氣壓力(7～9.5)MPa，最低進氣壓力只有4 MPa左右，氣閥工作強度超出了設(shè)計工況，造成氣閥頻繁損壞(圖3)。

圖3 損壞的氣閥

2)各注氣期壓縮機組排氣壓力均會從11 MPa逐漸增至26 MPa左右，隨著壓縮比不斷增大，壓縮機的負荷也不斷增加，負荷不穩(wěn)定，壓縮機運行風險隨之增大。其中3號、7號機組出現(xiàn)注氣壓力升至21 MPa左右時，氣流脈動與除油器固有頻率一致，產(chǎn)生共振，振動造成排氣管線及緩沖罐固定螺栓斷裂(圖4)。

圖4 排氣管線固定螺栓斷裂

控制措施為合理設(shè)置壓縮機運行的控制參數(shù)。在各周期注氣前，應(yīng)根據(jù)實際工況進行計算，并按技術(shù)要求對超溫、超壓、超負荷、超振動、超液位等超限自動停機參數(shù)設(shè)置的正確性進行核實，不得隨意更改自動停機參數(shù)，以保證各種停機方式靈敏可靠。同時，根據(jù)運行工況可重新設(shè)計新的氣閥，并加強設(shè)備巡檢，定期進行振動檢測，確保壓縮機安全運行。

3.3 供配電設(shè)施穩(wěn)定性

相國寺儲氣庫壓縮機組驅(qū)動方式為電驅(qū)，如果供配電設(shè)備設(shè)施運行不穩(wěn)定，會嚴重影響機組的正常運行。相國寺儲氣庫集注站海拔900 m左右，地處雷區(qū)，冬季氣候潮濕。2016年，因采氣期壓縮機組停用，軟啟動器長期停用受潮，注氣前軟啟器出現(xiàn)故障，電機無法啟動，更換軟啟動器后，電機才恢復正常啟動。因此，需要定期對供配電設(shè)備、儀器、儀表進行除濕、干燥處理。同時應(yīng)加強電力設(shè)備設(shè)施每年防雷檢測，提高預(yù)防措施，以確保電力設(shè)備設(shè)施不遭雷擊，保障壓縮機安全運行。

3.4 維護保養(yǎng)質(zhì)量

嚴格按照壓縮機組相關(guān)標準、規(guī)范、管理辦法及機組使用說明文件開展維護保養(yǎng)工作，提高維護保養(yǎng)質(zhì)量是影響壓縮機的安全運行的直接因素。有效控制壓縮機組維護保養(yǎng)質(zhì)量措施主要有：

1)壓縮機組月保養(yǎng)、年保養(yǎng)應(yīng)嚴格按時進行，保養(yǎng)質(zhì)量高、內(nèi)容全面。

2)各周期開始注氣前，應(yīng)對壓縮機的儀表控制系統(tǒng)進行自動停機、緊急停機的靈敏可靠度測試，以保證壓縮機超限時能自動停機。當站場、壓縮機遇到異常情況時，能實現(xiàn)實時、遠程人工緊急停機。

3)根據(jù)壓縮機的運行情況，應(yīng)有針對性增加維護保養(yǎng)內(nèi)容。當出現(xiàn)輔助電機聯(lián)軸器損壞，壓縮缸連接螺栓斷裂故障時，在保養(yǎng)中應(yīng)列入重點維護保養(yǎng)內(nèi)容，避免運行中出現(xiàn)同類故障。

4)加強停運期間機組的維護管理，定期進行潤滑、盤車，對電器設(shè)備、儀器、儀表、電機等設(shè)備進行通風、干燥處置，避免啟用時，因潮濕發(fā)生電器元件故障，影響壓縮機啟機運行。

5)加強振動檢測。定期對壓縮機關(guān)鍵部位、管道進行振動檢測，通過數(shù)據(jù)分析，對振動增加或出現(xiàn)異常振動，及時分析、查找原因，進行消除處理，避免因振動造成零件損壞、管線裂紋。

6)加強無損檢測?？梢岳猛＿\年保時，對管線、壓縮機關(guān)鍵零部件進行無損檢測，使隱藏的設(shè)備故障，及時得到解決，確保壓縮機本質(zhì)安全。

3.5 操作程序

穩(wěn)定及完善的操作程序是確保壓縮機組平穩(wěn)運行的重要因素。相國寺儲氣庫機組運行期間，出現(xiàn)過一臺機組停機，導致其他機組同時出現(xiàn)聯(lián)鎖停機的現(xiàn)象。

操作程序在編程時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行完善修正。在操作程序上，應(yīng)考慮冷機啟動后的預(yù)熱時間足夠才能加載運行，減少對零件的壽命影響。程序中壓縮機啟機允許最高壓力為5 MPa，壓縮機啟機后預(yù)熱200 s后進入允許加載程序。在氣溫低的情況下，冷機啟動預(yù)熱時間短，壓縮機各運動副的潤滑油膜還未完全形成，運動副之間傳熱不充分，如果加載過快對壓縮機的零件壽命都會有影響。在現(xiàn)場實施在程序允許加載后，要求操作人員待壓縮機再運行10 min左右才加載運行，消除加載過快影響壓縮機零部件的使用壽命。

4 結(jié)束語

1)壓縮機組首次投運前，應(yīng)對注氣配套工藝系統(tǒng)進行徹底的吹掃，避免工藝管道內(nèi)的雜質(zhì)進入壓縮缸。

2) 定期進行注氣配套工藝系統(tǒng)適應(yīng)性分析，確保壓縮機組工況處于最優(yōu)狀態(tài)。

3) 加強壓縮機組運行適應(yīng)性分析，適時對操作程序進行優(yōu)化，保障機組平穩(wěn)運行。

4) 加強壓縮機組的技術(shù)管理，制訂完善的管理制度，并嚴格按照制度執(zhí)行。

5)加強對機組運行的實時監(jiān)控，對運行數(shù)據(jù)進行準確分析，提高故障的預(yù)判能力，保障機組安全運行。