天然氣壓縮機(jī)常見故障的分析與處理

張文忠 譚宏明 邢青峰

摘 要：本文主要針對RDS天然氣壓縮機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障停機(jī)原因進(jìn)行了分析，并系統(tǒng)介紹了針對設(shè)備、工藝等各項原因采取的相應(yīng)處理措施，確保了機(jī)組的安全高效運(yùn)行，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：天然氣壓縮機(jī);注油器;潤滑油;故障停機(jī)

孤島壓氣站主要承擔(dān)著勝利油田黃河以北地區(qū)4家采油廠油氣田的來氣加工處理及升壓外輸任務(wù)。2010年6月投產(chǎn)的2臺RDS天然氣壓縮機(jī)組是我站天然氣增壓外輸?shù)暮诵脑O(shè)備。該機(jī)組單臺排量23.02×104m3/d，由高壓隔爆電動機(jī)驅(qū)動，四缸三級壓縮，額定排氣壓力4.2MPa。

一、 存在問題

天然氣壓縮機(jī)組是天然氣外供和輕烴生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，如果壓縮機(jī)組故障停機(jī)率高將直接減少天然氣外供量和輕烴產(chǎn)量。RDS天然氣壓縮機(jī)組運(yùn)行中常見故障主要為氣閥損壞故障和潤滑系統(tǒng)故障。

運(yùn)行中出現(xiàn)氣閥損壞、各段排氣溫度異常、注油器斷流故障、油壓偏低、油溫高等多次故障停機(jī)。頻繁啟停機(jī)造成機(jī)組零部件的不正常磨損，同時也導(dǎo)致輕烴裝置壓力波動大，影響了天然氣平穩(wěn)外輸和輕烴生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。

二 、原因分析與對策處理

2.1氣閥損壞故障停機(jī)

通過查閱RDS壓縮機(jī)運(yùn)行記錄，由于壓縮機(jī)進(jìn)排氣閥溫度異常，造成機(jī)組故障停機(jī)多次。檢修中發(fā)現(xiàn)機(jī)組進(jìn)、排氣閥閥片磨損嚴(yán)重、彈簧斷裂等問題。經(jīng)過分析主要原因是注油器注油量不合適及中冷水系統(tǒng)不穩(wěn)定。

2.1.1注油量不合適

RDS2#機(jī)組于中修后已連續(xù)工作6500多小時，機(jī)組進(jìn)、排氣閥故障頻繁，出現(xiàn)閥片磨損嚴(yán)重、彈簧斷裂等問題，造成因機(jī)組進(jìn)排氣溫度高故障停機(jī)多次。在拆檢一段二段進(jìn)排氣閥時，發(fā)現(xiàn)環(huán)槽有積碳現(xiàn)象，積碳厚度在0.006-0.01mm之間。

查找故障原因時發(fā)現(xiàn)，氣閥長期處在最高溫度可達(dá)130℃的工作條件下出現(xiàn)熱穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度的問題，由于注油量不合適，缸套與環(huán)槽處形成積碳。經(jīng)過現(xiàn)場試驗比較不同氣缸注油量下的積碳情況，我們調(diào)整了注油器的注油量，積碳情況得到了明顯改善，然后再定期對缸套進(jìn)行清洗打磨、清除積碳。

2.1.2中冷水流程未加排氣裝置

RDS機(jī)組內(nèi)部的中冷水系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)給壓縮機(jī)各壓縮缸、機(jī)油等內(nèi)部高溫系統(tǒng)冷卻使用，其最終熱量再通過在中冷水冷卻器中與循環(huán)水換熱最終被循環(huán)水帶走，中冷水介質(zhì)一般采用冰點為-30℃的防凍液，而在實際運(yùn)行中，我們發(fā)現(xiàn)由于壓縮缸體溫度較高，一級壓縮缸最高溫度可以達(dá)到150℃左右，因此中冷水系統(tǒng)在循環(huán)冷卻過程中不斷出現(xiàn)氣化現(xiàn)象。在中冷水設(shè)計流程中并未針對這項問題設(shè)計專門的排氣口，而是任由氣液混合的中冷水系統(tǒng)運(yùn)行，對于中冷水的更換只能夠通過下端的放液口將氣液混合相全部放出，同時在上部的補(bǔ)充罐處人工手動加注，過程復(fù)雜，且需較多人手，因此一般不進(jìn)行置換操作。

為檢驗其影響程度，在今年檢修完成后新加注中冷水時對參數(shù)進(jìn)行檢測記錄，此時中冷水基本全部為液相，且水量充足，再經(jīng)過10小時運(yùn)行后，機(jī)組內(nèi)出現(xiàn)一部分氣相，而不排除時，和隨后利用放液口排出一半夾雜有氣相的中冷水，并在補(bǔ)充罐中補(bǔ)充后，三個時段進(jìn)行檢測記錄，數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果如下：

數(shù)據(jù)顯示初加注時水壓高，水溫及天然氣流程中的溫度都相對較低，但運(yùn)行10小時候后，由于中冷水中出現(xiàn)一部分氣相導(dǎo)致水壓波動大，各部分溫度上升約7℃左右，通過放液口對防凍液進(jìn)行一部分置換，同時放出部分氣相后，指標(biāo)相對穩(wěn)定，基本位于前兩者中間情況。

對比結(jié)果表明，中冷水中夾雜有氣相，無排出方式，會導(dǎo)致二段進(jìn)氣溫度升高約7℃。綜上過程總結(jié)如下：

（一）在實施過程中，利用報廢的35公斤滅火器改裝了兩個加注罐。

（二）在中冷水冷卻器、防凍液補(bǔ)液罐及加注罐上方加裝放氣的防溢流漏斗，可在機(jī)組運(yùn)行過程中打開放氣閥門將防凍液內(nèi)部氣相排出且漏斗裝置不會造成防凍液飛濺。

（三）將中冷水冷卻器和防凍液補(bǔ)液罐漏斗下方用管線連接引至加注罐上，可將排氣過程中帶出的部分防凍液回收避免污染浪費(fèi)。

2.2 注油器斷流器故障

為保證壓縮機(jī)注油量持續(xù)穩(wěn)定，在機(jī)組注油管路裝有注油器斷路器，當(dāng)注油量小于設(shè)定值時聯(lián)鎖停機(jī)，起到保護(hù)運(yùn)行原件的目的。

RDS 1#機(jī)組在2017年9月份的運(yùn)行中，頻繁出現(xiàn)注油器斷流造成停車現(xiàn)象。通過對注油器及注油管線的檢查，未發(fā)現(xiàn)故障點，注油系統(tǒng)運(yùn)行正常。對注油器斷路器檢查時發(fā)現(xiàn)，該斷路器出現(xiàn)電源間歇供電現(xiàn)象。通過檢測注油器內(nèi)的焊接電池，發(fā)現(xiàn)電量不足，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)斷電情況，造成注油監(jiān)測中斷，形成斷流的報警停車。該注油器斷路器供電方式采用3.6V電池供電，由于該電池為焊接電池，更換過程較復(fù)雜，同時又無法判斷新?lián)Q電池的蓄電量，不能保證滿足設(shè)備長時間運(yùn)行要求。因此，決定使用3.6V不間斷電源代替電池，徹底解決因注油器斷路器斷電造成的故障停機(jī)問題。

此項改造在RDS1#機(jī)組實施并投入了運(yùn)行后，注油器因電池電量不足而導(dǎo)致的斷流問題得到了徹底解決。

2.3 潤滑油油溫報警故障

2.3.1機(jī)油冷卻器換熱量不足

RDS壓縮機(jī)的潤滑油油溫的報警點設(shè)定為75℃，通過查閱RDS壓縮機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行報表發(fā)現(xiàn)，多次出現(xiàn)潤滑油水溫偏高、油溫高報警甚至故障停機(jī)的問題，潤滑油冷卻器的冷卻效果不能滿足生產(chǎn)需要。

而原冷卻器的換熱面積為4.6㎡，所以確定原冷卻器不能冷卻滿足需要，導(dǎo)致潤滑油油溫高多次報警停機(jī)。

因此需要更換為換熱面積更大的機(jī)油換熱器，以提高換熱效果。通過與廠家咨詢列管式換熱器的型號，初步確定選擇型號為GLC3-62C的冷卻器，換熱面積14㎡，滿足了生產(chǎn)需要，解決了因換熱器換熱面積不足導(dǎo)致潤滑油高溫報警停機(jī)問題，提高了壓縮運(yùn)行率。

2.3.2 機(jī)油冷卻器循環(huán)水流量低

RDS壓縮機(jī)正常運(yùn)行時的潤滑油油溫不超過72℃，潤滑油壓力不低于0.32 MPa。2017年5月份開始，RDS壓縮機(jī)出現(xiàn)潤滑油溫度偏高，超過69℃，同時潤滑油壓力降低至報警值，壓縮機(jī)頻繁出現(xiàn)報警問題。潤滑油壓低易造成壓縮機(jī)各潤滑點供油量不足，引起摩擦副表面的迅速磨損，加劇運(yùn)動元件磨損，造成各運(yùn)動間隙變化，極易造成主軸瓦、連桿瓦等的損壞甚至出現(xiàn)抱軸等故障。

經(jīng)過對運(yùn)行機(jī)組進(jìn)行溫度檢測，發(fā)現(xiàn)機(jī)油冷卻器進(jìn)、回水溫度均為34℃，基本無溫差，說明機(jī)油冷卻器換熱效果差，最終導(dǎo)致壓縮機(jī)油溫高報警。通過分析，機(jī)油冷卻器冷卻效果差的主要原因是因為冷卻循環(huán)水量不足造成。

該機(jī)油冷卻器進(jìn)回水管線為Φ15mm鋼管，通過的冷卻液偏少，不足以帶走要求的換熱量。我們將進(jìn)回水管線改為Φ25mm，冷卻進(jìn)水量增加1.5倍，加大冷卻水流量，提高了機(jī)油冷卻效果，潤滑油溫度由69℃降至60℃，潤滑油壓力由0.32MPa升至0.39MPa。該小改造有效降低了機(jī)油溫度，達(dá)到了提高機(jī)油壓力，保證了機(jī)組潤滑系統(tǒng)安全的目的。

3結(jié)論

通過以上針對故障進(jìn)行原因分析，采取應(yīng)對措施，基本解決了注油器斷流故障，中冷水運(yùn)行不穩(wěn)定，夏季油溫高報警次數(shù)減少，減少了天然氣壓縮機(jī)組因氣閥故障機(jī)潤滑系統(tǒng)故障停機(jī)次數(shù)，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行，為天然氣平穩(wěn)外輸?shù)於藞詫嵉幕A(chǔ)。