1、2 0 2 3年第9期某增压站往复式压缩机故障处理及预防范东亮(中石化石油机械股份有限公司三机分公司 技术中心,湖北 武汉 4 3 0 0 0 0)摘 要:当外输增压的天然气组分严重偏离机组设计工况的情况下,导致压缩机全部故障停。通过现场故障处理,实现了机组的平稳运行,最大程度上完成了用户输气稳产的任务。本文介绍了某增压站往复式压缩机组的故障处理及预防,并为保障机组的安全平稳运行提出了合理化建议,可作为其他同类及机组故障处理及预防参考依据。关键词:往复式压缩机;故障处理;设备保运 中图分类号:TH 4 5 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 5 7 X(2 0 2 3)0 9-0 0
2、 6 4-0 3T r o u b l e s h o o t i n ga n dP r e v e n t i o no fR e c i p r o c a t i n gC o m p r e s s o r i naB o o s t e rS t a t i o nF a nD o n g-l i a n g(S a n j iB r a n c h,S I NO P E CP e t r o l e u m M a c h i n e r yC o.,L t d.,Wu h a n4 3 0 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:Wh e nt h ee
3、 x t e r n a l p r e s s u r i z e dn a t u r a l g a sc o m p o n e n t sd e v i a t ef r o mt h eu n i td e s i g nc o n d i t i o n,t h ec o m p r e s s o rw i l l f a i l t os t o p.T h es t a b l eo p e r a t i o no f t h eu n i t i sr e a l i z e dt h r o u g ho n-s i t ef a u l th a n d l i n
4、 g,a n dt h et a s ko f s t a b l eg a s t r a n s m i s s i o na n dp r o d u c t i o n i s c o m p l e t e d t o t h eg r e a t e s t e x t e n t.T h i sp a p e r i n t r o d u c e s t h e f a u l tt r e a t m e n t a n dp r e v e n t i o no far e c i p r o c a t i n gc o m p r e s s o ru n i t i
5、nab o o s t e rs t a t i o n,a n dp u t sf o r w a r dr e a s o n a b l es u g g e s t i o n s t oe n s u r e t h es a f ea n ds t a b l eo p e r a t i o no f t h eu n i t,w h i c hc a nb eu s e da sar e f e r e n c ef o r f a u l t t r e a t-m e n ta n dp r e v e n t i o no fo t h e rs i m i l a ru
6、 n i t sa n du n i t s.K e yw o r d s:R e c i p r o c a t i n gc o m p r e s s o r;F a u l th a n d l i n g;E q u i p m e n t t op r o t e c t s h i p m e n t作者简介:范东亮(1 9 9 2),男,汉族,工程师,硕士研究生,2 0 2 0年毕业于武汉工程大学化工过程机械专业,研究方向:天然气压缩机设计研发。0 引言作为一种化工机械设备,大型往复式压缩机在石油和化工领域应用广泛。压缩机主要是将驱动机输入的机械能转换为气体的压力能,从而达到提
7、高气体压力,实现气体输 送 的 目 的,同 时 也 是 最 为 复 杂,最 易 出 现 故 障 的设备1-2。当进入往复式压缩机的天然气介质组分发生改变,压缩机对天然气做功的过程便严重偏离了设计工况,随着粉尘、油泥等杂质的产生和累积,在高温高压运行状态下,管线、容器、空冷器、气缸等关键部件处聚合成硬质的积碳和结焦,严重影响了压缩机的工作效率,导致堵塞油路、机件磨损、散热性和产气效率下降,更有甚者,会造成机头抱死、停机、爆炸等严重安全生产事故。因此,在结合机组服役现场实际运行工况的情况下,需要有针对性完成机组的故障排查处理,并形成有效预案。1 机组设计方案依据用户、设计院及制造商的三方技术协议,
8、对机组进行了整体工艺流程、主要工艺参数计算设计等工作。按照结构形式分类,可将往复式压缩机分为立式、卧式、角度式、对称平衡型、对置式3。R D S系列气体压缩机为对称平衡型往复活塞式压缩机组,这种机组振动小、转速高、应用范围广,在往复惯性力作用下,呈现运动部件动平衡状态,从而减少了振动4-5。1.1 工艺流程图1 机组布置总图 压缩机设计的工艺流程如下:压缩前的天然气导入入口篮式过滤器一级进气分离罐一级进气缓冲罐46DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.09.025内燃机与配件 w w w.n r j p j.c n一级气缸一级排气缓冲罐级间冷却器二级进气分离罐二
9、级进气缓冲罐二级气缸二级排气缓冲罐后冷却器后分离罐冷却后的天然气排出。机组布置总图如图1所示。1.2 压缩机组主要参数机组的主要技术参数,是机组设计、制造、运行的根本依据,机组最终的设计参数见表1.1。表1.1 机组主要设计参数压缩机型号R D S D 7 0 6-2(六缸二级压缩)工况参数设计点工况工况范围进气压力MP a G2.22.02.7进气温度3 02 03 0出口压力MP a G8.06.58.5出口温度5 05 0单台机组排量1 04Nm3/d1 5 0.26 7.6 31 9 9.8 9单台机组最大轴功率k W3 6 2 7.5 8额定转速r/m i n9 9 5转速范围r/m
10、 i n6 0 09 9 5压缩级数2一级气缸数量/直径mm(i n)3/2 6 6.7(1 0.5)一级气缸数量/直径mm(i n)3/2 6 6.7(1 0.5)行程mm(i n)1 7 7.8(7)驱动机型号国产高压正压通风型防爆电机(其中2台配置变频电机,1台配置工频电机)驱动机功率kW4 0 0 02 机组故障状况2.1 故障描述该增压站共有3台压缩机组,2开1备。2 0 2 2年6月2 6日机组运行过程中,发现1#、2#机排气温度高,3#机洗涤罐液位高。到7月7日,3台机组相继出现故障停机。检查发现气缸内有粉末状杂质,杂质在接触空气后冒烟,有自燃趋势;洗涤罐内有“稀泥”状污物沉积,
11、初步判断为粉末与油污混合所致。常见的沉积物包括漆膜、油泥、结焦和积碳等6。2.2 故障分析压缩机在长期连续运行过程中,工艺气中的杂质、水分等,容易进入到管线、压力容器、气缸、空冷器中,气源不纯导致了机组的故障频发。粉末状杂质杂质附着在工艺气管线内壁,并在管线底部有大量堆积,如图2(a)所示。将导致工艺气实际工况偏离设计点工况,管线振动大。取压点堵塞,导致压力检测与实际不符,压力保护失效。粉末状杂质和油污混合,进入篮式过滤器和洗涤罐中,会堆积在容器底部,堵塞排污管口无法排出,如图2(b)、(c)所示。由于堆积物不是液体,洗涤罐液位计失效。导致粉尘堆积过高直接损坏滤网,洗涤罐高液位保护起不到应有的
12、作用。粉末状杂质堆积在气阀表面,如图2(d)所示,会影响气阀阀片的启闭,造成温度异常,还会引起阀片和弹簧的过早损坏。粉末状杂质进入气缸后,会加剧活塞环、支撑环、填料总成的磨损,如图2(e)所示,与润滑油混合后粘死填料和活塞环,导致填料密封失效漏气,甚至会造成活塞杆、气缸的磨损。(a)一级进气安全阀进口处管线积灰深度1 1 0 mm(b)篮式过滤器滤芯严重变形(c)容器封头割掉后,除沫器更换和积灰处理(d)一级气缸进气阀堵塞情况,长时间放置氧化锈蚀(e)活塞环、支撑环磨损情况(f)气缸头法兰槽积灰堆积图2 部分元器件故障情况562 0 2 3年第9期粉末状杂质进入气缸后,与气缸润滑处的润滑油,形
13、成“稀泥”状污物。一方面“稀泥”堵塞气缸润滑注油孔,多次引发“注油器断流”报警停机状况;另一方面“稀泥”不可压缩,会产生液击,液击产生的巨大撞击力,会造成气阀、活塞、气缸、连杆、曲轴等部件发生不可逆的严重损伤,可能会将气缸缸头螺栓冲断,缸头飞出。3 机组故障整改措施及建议3.1 措施由于工艺气管道规格为D N 3 0 0,设计压力为4MP a,积灰累计深度近管径1/3,考虑到输气量较大、管径较粗、管线清洗的周期过长,与用户协商后同意,待稳产任务结束后开展管道疏通清洗工作。其他故障整改措施如下:(1)完成了2台机组的压力容器整改。与压力容器供应商就现场实际情况进行沟通,一方面开展了洗涤罐割封头、
14、更换丝网除沫器、清灰洗涤罐体、封头回焊及检测试验等工作;另一方面更改了篮式过滤器的结构,由单滤网结构向多滤芯结构转变。整改后的容器目前运行状态良好。(2)敦促用户对机组入口端卧式过滤器滤芯定期更换,形成更换台账。由于压缩机的主要功能是对天然气进行增压外输,对介质工况条件要求较高,若来气始终保持一种“不纯净”状态,造成机组停机带来的停产损失更大。(3)多次对气阀、填料、活塞环、支撑环等与天然气密切接触的元器件进行检查、专业修复,若磨损严重,直接更换。并将现场情况归为非常规状态,缩短检查更换周期。(4)更换污染变质的润滑油及油站滤芯。润滑油变质也是导致机组积碳的重要原因之一,在现场多次对气缸润滑注
15、油孔进行疏通,确保注油器供油顺畅,并缩短检查更换周期。3.2 建议(1)将杂质样品送至权威化验机构,进行化学成分分析,并出具相关化验报告,依据报告制定相应的机组清洗方案,包含:管线、阀门、压力容器、空冷器等部件的清洗。重点关注清洗溶剂对元器件的腐蚀性、与杂质的相容性等,具体可参考的规范标准:G B5 0 2 3 5-2 0 1 0工业金属管道工程施工规范、S H_T3 5 0 1-2 0 2 1石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范等。(2)机组进气端配置过滤性能更强的过滤器。由于增压站来气较杂,每一路气的组分有优有劣,在无法从根源解决气源纯度的问题情况下,增配前端过滤器是最好选择。
16、在机组前期故障停机出现时,制造商就曾与用户沟通协商:在进气端再铺设过滤性能更强、过滤效果更好的过滤器,该工作要在机组正常运行过程中同步开展。(3)结合前期机组故障处理过程中消耗的元器件情况,完善易损件备品备件,形成消耗配件频率清单,如气缸注油单向阀的丝扣极易“滑丝”,而现场采购需要更长时间,故需提前准备配件。积极推进对工艺气管线上的各阀门、曲轴及轴瓦、十字头、连杆、空冷器等关键部位的检查修复或更换工作。(4)加强对现场操作人员进行定期培训、技能考核。加强“人、机、料、法、环”管理。由于机组服役地区较为偏远、服役时间较为短暂,现场操作工多为本地招聘,经验缺乏。在机组故障处理过程中,不可避免的会出现一些失误操作,导致机组恢复进度慢、用户投诉等状况发生,只有通过不断的学习理论知识、开展实际操作指导,才能更好的保障机组平稳运行。4 结语机组的正常运行,需要确保气源成分、压力、温度等因素符合机组的初始设计工况。通过现场的故障处理及应急预案,截止到2 0 2 2年9月底,3台机组输送的供气量达1.4亿立方米。考虑到用户现场的供气需求,当下工作的核心是确保输气任务的顺利完成。但气源杂质问题并未从根本