對(duì)石油生產(chǎn)中透平離心壓縮機(jī)故障的分析診斷

彭宏達(dá)(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

石油生產(chǎn)當(dāng)中的透平離心壓縮機(jī)的有效應(yīng)用，能夠大幅度促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升，尤其在我國現(xiàn)代石油化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營發(fā)展期間，生產(chǎn)規(guī)模在逐漸擴(kuò)大，石油生產(chǎn)量越來越多，對(duì)透平離心壓縮機(jī)運(yùn)行質(zhì)量要求也就越高，因而如何能夠保障透平離心壓縮機(jī)長期維持穩(wěn)定、安全以及高效的狀態(tài)，就成為石油生產(chǎn)企業(yè)需要重視的關(guān)鍵問題，對(duì)透平離心壓縮機(jī)故障進(jìn)行科學(xué)診斷非常重要。

1 石油生產(chǎn)中透平離心壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)組成和運(yùn)行原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成分析

透平離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)組成比較簡單，而且各個(gè)零件裝置之間連接都比較緊密，透平離心壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)組成當(dāng)中從宏觀角度可以分為兩個(gè)結(jié)構(gòu)，分別是定子結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。下面對(duì)結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行具體分析。

1.1.1 定子結(jié)構(gòu)

在定子結(jié)構(gòu)當(dāng)中，還包括多樣化的零件結(jié)構(gòu)，如隔板結(jié)構(gòu)、軸承結(jié)構(gòu)以及密封結(jié)構(gòu)等等，在隔板當(dāng)中還有回流器、擴(kuò)壓器等零件。在定子結(jié)構(gòu)當(dāng)中，機(jī)殼材質(zhì)有鑄鋼、鑄鐵兩種，現(xiàn)代石油企業(yè)應(yīng)用的壓縮機(jī)機(jī)殼材質(zhì)都是碳鋼型，能夠滿足石油生產(chǎn)的壓力要求，不會(huì)受介質(zhì)的不良影響。而隔板結(jié)構(gòu)是負(fù)責(zé)將葉輪進(jìn)行分隔，形成具備連續(xù)特點(diǎn)的流道結(jié)構(gòu)，隔板之間的相鄰面作為擴(kuò)壓器運(yùn)行的通道，以此將動(dòng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成壓力能。密封結(jié)構(gòu)分為級(jí)間密封和軸端密封兩個(gè)部分，其中級(jí)間密封能夠讓壓縮機(jī)在運(yùn)行的過程中對(duì)各級(jí)的氣體回流情況進(jìn)行控制，保證氣流運(yùn)行正常和穩(wěn)定，軸端密封結(jié)構(gòu)類型比較多，可以根據(jù)設(shè)備應(yīng)用要求進(jìn)行合理選擇，如碳環(huán)密封就是比較常用的類型。軸承結(jié)構(gòu)當(dāng)中，有負(fù)責(zé)提供支撐力的軸承，也有負(fù)責(zé)提供推力的軸承，支撐軸承承載能力比較強(qiáng)，能夠讓轉(zhuǎn)子與氣缸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行持續(xù)保持可靠、穩(wěn)定的狀態(tài)，推力軸承主要就是負(fù)責(zé)消化轉(zhuǎn)子運(yùn)行產(chǎn)生的殘余軸向力，讓轉(zhuǎn)子的軸向運(yùn)行能夠保持規(guī)范狀態(tài)。

1.1.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)當(dāng)中同樣包含多樣化的零件，各個(gè)零件之間協(xié)調(diào)銜接運(yùn)行，讓轉(zhuǎn)子運(yùn)行保持良好的狀態(tài)，包括葉輪、平衡盤、主軸、聯(lián)軸器等都是主要組成零件。其中主軸在轉(zhuǎn)子運(yùn)行當(dāng)中是負(fù)責(zé)功率的傳遞，保證轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到石油生產(chǎn)要求；葉輪裝置的種類比較多，不同規(guī)格類型的葉輪運(yùn)行的狀態(tài)具有差異性，其中閉式葉輪在石油企業(yè)使用的透平離心壓縮機(jī)當(dāng)中比較常用，這種葉輪裝置能夠與軸進(jìn)行過盈配合，葉輪在轉(zhuǎn)子讓中是負(fù)責(zé)對(duì)介質(zhì)氣做功；軸套裝置與主軸進(jìn)行緊密的連接，能夠?qū)⑷~輪固定到相應(yīng)要求的位置上，同時(shí)能夠保護(hù)主軸，避免不良外力和因素對(duì)主軸造成損害，也能夠引導(dǎo)氣流，強(qiáng)化轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性；轉(zhuǎn)子當(dāng)中的平衡盤零件，是負(fù)責(zé)將轉(zhuǎn)子軸向力的影響作用進(jìn)行控制，讓轉(zhuǎn)子所有零件結(jié)構(gòu)都能夠保持平衡與穩(wěn)定的狀態(tài)，在壓縮機(jī)運(yùn)行期間平衡盤兩側(cè)都會(huì)有不同的氣體，氣體壓力不同就會(huì)形成壓力差，平衡盤利用壓力差來調(diào)控轉(zhuǎn)子軸向力相關(guān)的零件；在平衡盤的運(yùn)行下轉(zhuǎn)子軸向力能夠被消耗掉一部分，剩余的另一部分將由推力盤進(jìn)行承受消化；聯(lián)軸器裝置主要是負(fù)責(zé)將原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)，通過連接形成完整的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功率和扭矩的傳遞，在眾多類型的聯(lián)軸器當(dāng)中，膜片聯(lián)軸器的運(yùn)行性能和功能水平比較優(yōu)良，在石油生產(chǎn)使用的透平離心壓縮機(jī)當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛[1]。

1.2 運(yùn)行原理分析

透平離心壓縮機(jī)在石油生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用非常廣泛，如今，石油生產(chǎn)量大幅度提升，而壓縮機(jī)的輸氣量規(guī)模非常大，整體運(yùn)行速度非?？欤谏a(chǎn)運(yùn)行的過程中能夠?qū)橘|(zhì)氣無油壓縮，在石油生產(chǎn)當(dāng)中發(fā)揮著重要的作用。透平離心壓縮機(jī)在工作當(dāng)中，葉輪會(huì)以非常快的速度旋轉(zhuǎn)，就會(huì)產(chǎn)生離心作用力，介質(zhì)氣在這種狀態(tài)下通過葉輪，能夠快速的提升壓力，氣體運(yùn)行的速度也會(huì)大幅度提升，原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，形成氣體靜壓能與動(dòng)能。之后氣體會(huì)流動(dòng)傳輸?shù)綌U(kuò)壓器，在擴(kuò)壓器當(dāng)中氣體運(yùn)行的截流面積會(huì)顯著增大，通道當(dāng)中前端的氣流速度逐漸變慢，后端的氣體是持續(xù)朝前涌進(jìn)，以此將氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)變成靜壓能，從而達(dá)到增壓的效果。

2 石油生產(chǎn)中透平離心壓縮機(jī)故障診斷分析

2.1 壓縮機(jī)支撐軸的溫度水平偏高

支撐軸的溫度高于正常水平時(shí)，導(dǎo)致這一情況發(fā)生的原因有很多，需要進(jìn)行逐一排查。檢查軸瓦的間隙情況，間隙小于正常值時(shí)會(huì)提高溫度，這時(shí)需要將間隙調(diào)整到正常狀態(tài)。檢查瓦塊表面的巴氏合金材質(zhì)狀態(tài)是否存在損壞問題，如果損壞需要重新澆筑處理。檢查軸瓦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)行負(fù)荷狀態(tài)是否合理、正常，若是不良，需要對(duì)軸瓦設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。在實(shí)際壓縮機(jī)運(yùn)行的期間振動(dòng)會(huì)持續(xù)對(duì)軸瓦進(jìn)行消耗，軸瓦的損耗速率就會(huì)比較快，針對(duì)這一點(diǎn)需要對(duì)震動(dòng)問題進(jìn)行有效的解決，讓軸系運(yùn)行能夠保持良好的穩(wěn)定狀態(tài)。

還有若是壓縮機(jī)支撐軸所使用的潤滑油當(dāng)中有多余的水分或者雜質(zhì)存在，那么支撐軸的摩擦結(jié)構(gòu)之間的摩擦效果就會(huì)受到不良的影響，因而在使用潤滑油期間需要對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行定期檢驗(yàn)，如果質(zhì)量不良時(shí)要更換其他質(zhì)量好的潤滑油，并將產(chǎn)生不良損壞的軸瓦拆卸下來進(jìn)行檢查，對(duì)軸承箱和軸瓦等結(jié)構(gòu)進(jìn)行清潔處理。如果支撐軸結(jié)構(gòu)當(dāng)中溫度超標(biāo)的部位是在進(jìn)油裝置區(qū)域，就需要將冷卻水的開口加大。而如果是進(jìn)油口的壓力低于正常值，導(dǎo)致進(jìn)油量比較少的情況下，就需要提高進(jìn)油的壓力值，并檢查和清理軸承座的進(jìn)油通道，可以對(duì)軸瓦進(jìn)油的孔徑值進(jìn)行增大處理，還可以刮瓦塊進(jìn)油側(cè)油楔，讓油楔的深度和寬度能夠得以提升，這樣瓦塊進(jìn)油量就能夠有效的增多。

另外，石油回路的運(yùn)行不暢通的情況下，會(huì)讓大量的熱量聚集無法排出消散，這時(shí)需要對(duì)軸承箱溢流孔和石油回路運(yùn)輸管道進(jìn)行檢查，觀察有無堵塞的情況。再檢查油箱排放風(fēng)機(jī)裝置運(yùn)行狀態(tài)是否存在不良問題，同時(shí)要對(duì)測溫線進(jìn)行檢查，如果出現(xiàn)松動(dòng)或者損壞的情況，也會(huì)引發(fā)石油回路溫度過高，要對(duì)測溫線的連接和阻值進(jìn)行檢查，中控室的儀表卡件也需要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，不能放過任何可以誘發(fā)故障的細(xì)節(jié)。

2.2 壓縮機(jī)推力軸承運(yùn)行溫度過大

推力軸承運(yùn)行的溫度超出標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，要對(duì)進(jìn)油的壓力值和進(jìn)油量水平進(jìn)行檢查，如果都沒有保持正常的狀態(tài)，就要對(duì)進(jìn)油的壓力進(jìn)行合理的調(diào)整，還要對(duì)軸承座的進(jìn)油通道進(jìn)行清潔處理，也可以通過增加軸瓦僅有孔徑大小進(jìn)行擴(kuò)增處理，或者刮瓦塊進(jìn)油側(cè)油楔，讓進(jìn)油量更加充足。如果進(jìn)油區(qū)域的溫度比較高，那么要增加冷卻水的進(jìn)入量，保證潤滑油應(yīng)用產(chǎn)品符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。要重點(diǎn)對(duì)推力軸承安裝情況進(jìn)行檢查，安裝方式存在錯(cuò)誤或者推力盤安裝程度不到位的情況下，就會(huì)導(dǎo)致溫度劇增，要將推力軸拆卸下來，檢查水準(zhǔn)快之間運(yùn)行的狀態(tài)是否存在卡滯的情況，卡滯會(huì)抑制瓦塊擺動(dòng)效果，通過調(diào)節(jié)水準(zhǔn)快讓瓦塊的擺動(dòng)保持良好的靈活性，同時(shí)對(duì)推力盤的安裝情況進(jìn)行檢查和調(diào)整[2]。

檢查推力軸結(jié)構(gòu)的軸向力情況，如果偏大，要對(duì)裝置的工藝參數(shù)進(jìn)行合理的調(diào)整，讓軸向力降低下去，要對(duì)軸向力設(shè)計(jì)偏差進(jìn)行核實(shí)計(jì)算，根據(jù)核算結(jié)果的實(shí)際情況，可以擴(kuò)大平衡盤，或者可以將平衡盤的密封結(jié)構(gòu)替換成新的。對(duì)支撐軸的密封結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，將密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行解體，如果存在失磨損和失效的情況，要結(jié)合實(shí)際情況將間隙超差進(jìn)行更換，對(duì)于損壞的密封結(jié)構(gòu)直接更換新的。重點(diǎn)檢查上下相鄰的隔板中間分面區(qū)域的密封膠結(jié)構(gòu)，如果密封的效果無法達(dá)到理想要求，更換新的。另外，檢查平衡管運(yùn)行順暢情況，如果存在堵塞的情況，平衡盤運(yùn)行期間負(fù)壓腔當(dāng)中的壓力無法快速有效的排除，平衡盤運(yùn)行的功能效果就會(huì)受損，要對(duì)堵塞問題進(jìn)行及時(shí)的解決。

2.3 軸位移程度較大

當(dāng)發(fā)生軸位移的程度比較大的情況，一般都是由于壓縮機(jī)裝置存在喘振的情況，喘振會(huì)讓進(jìn)油口與出油口區(qū)域的壓力值產(chǎn)生較大的波動(dòng)，轉(zhuǎn)子軸向運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性就無法保持，因而要在壓縮機(jī)裝置運(yùn)行生產(chǎn)期間對(duì)喘振進(jìn)行防控。對(duì)軸裝置的負(fù)荷進(jìn)行測量，如果負(fù)荷超出標(biāo)準(zhǔn)值，證明各個(gè)結(jié)構(gòu)運(yùn)行期間壓力水平?jīng)]有控制在規(guī)范水平，要對(duì)裝置運(yùn)行工藝進(jìn)行合理調(diào)控，強(qiáng)化裝置結(jié)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定性。對(duì)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，如果存在問題要及時(shí)更換新的密封結(jié)構(gòu)。如果出現(xiàn)位移盤跳動(dòng)幅度過大的情況，要對(duì)位移盤進(jìn)行合理的加工和調(diào)整。

針對(duì)軸位移零位不精準(zhǔn)或者儀表工作存在不良問題，要對(duì)零位進(jìn)行檢查和調(diào)整，對(duì)儀表的線路進(jìn)行檢修。另外，在裝置生產(chǎn)運(yùn)行期間，軸振動(dòng)幅度超出標(biāo)準(zhǔn)問題的誘發(fā)原因比較多，軸瓦間隙超差、對(duì)中存在偏差、油膜激蕩、轉(zhuǎn)子運(yùn)行失衡、喘振、氣體激蕩震動(dòng)、管道應(yīng)力引發(fā)震動(dòng)、裝置內(nèi)部有雜質(zhì)、儀表工作故障等，都會(huì)導(dǎo)致裝置運(yùn)行期間軸震動(dòng)的效果加劇，這對(duì)壓縮機(jī)裝置使用壽命有不良的影響，要對(duì)誘發(fā)原因進(jìn)行明確，從而采取針對(duì)性措施進(jìn)行改善[3]。

3 結(jié)語

在石油生產(chǎn)當(dāng)中透平離心壓縮機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，對(duì)于石油生產(chǎn)質(zhì)量和速率都有直接的影響，而在以往透平離心壓縮機(jī)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的過程中故障的產(chǎn)生在所難免，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的故障診斷，及時(shí)的對(duì)故障進(jìn)行排除解決，才能保證石油生產(chǎn)不受到較大的不良影響。