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浅谈提高往复式压缩机运行可靠性分析伍红军

发表时间：2020/9/3 来源：《基层建设》2020年第11期作者：伍红军

[导读] 摘要：往复式压缩机作为储气库注气生产环节的核心设备，具有高压力、低噪音、高效率以及高可靠性等优点[1]，而被广泛应用。

        中石化川气东送天然气管道有限公司江苏省南京市 210000
        摘要：往复式压缩机作为储气库注气生产环节的核心设备，具有高压力、低噪音、高效率以及高可靠性等优点[1]，而被广泛应用。但在日常运行过程中，由于设计制造、施工质量、管理操作以及易损件等多方面原因，往往导致往复式压缩机出现较多停机故障现象，不仅给设备和生产运行带来不利影响，也会造成不必要的天然气泄放损失。本论文总结近年来中石化金坛盐穴储气库三台往复式压缩机所发生的非计划停机故障情况，研究分析其影响机组可靠性的主要因素和对策，从而达到节约运行成本，提高压缩机运行可靠性的目的。
        关键词：储气库；往复式压缩机；可靠性；因素；对策
        1、压缩机简介
        中石化金坛盐穴储气库所选往复式压缩机组为DRESSER-RAND的单级压缩HOS机型，动力和冷却分别采用电驱动和空冷方式，额定功率为2400kW。其压缩机组单台设计最大进气压力7.6MPa，最大排气压力为16MPa，出口温度设计不高于55℃，设计排量为150万方/天。
        2、故障概述
        经对三台压缩机组近几年来故障及停机情况统计分析，影响可靠性的故障因素主要包括设计和制造缺陷、施工质量不合格、管理操作不到位以及易损件故障[2]等。
        3、故障因素分析及措施
        3.1设计和制造缺陷
        通过对停机故障分析，设计和制造缺陷是导致压缩机停机的先天性内因，应及时解决。此缺陷主要针对压缩机系统的运动部件而言，包括曲轴、十字头、活塞填料、刮油环以及活塞杆等等。
        3.1.1曲轴
        金坛储气库B机组于2017年1月25日和2017年6月3日4#缸曲轴轴径与连杆大头瓦先后两次发生粘连露铜现象，而其它气缸及部件均正常，经排查，为曲轴和连杆瓦连接处圆整度不匹配，存在制造缺陷。后组织对连杆和曲轴整体进行更换，运行故障得以消除。
        3.1.2十字头上翘
        2017年8月7日C机组存在异响，经停机对机组油样进行抽样分析，结果显示油样残存金属颗粒。随后运行维护人员对1#缸拆卸，对1#缸活塞杆跳动数据进行了详细检测，发现十字头前端底部间隙超标，如表1，气缸底部及活塞底部都有明显拉痕，因此，可以断定1#缸十字头螺纹孔与十字头锁紧面存在垂直度上的偏差，从而造成十字头间隙上翘问题，后对其进行十字头上下面进行调整后恢复正常。

        除此之外，还有三台机组在投用不足500小时情况下就陆续出现了活塞填料漏气，刮油环漏油等故障隐患，均为设计型号和材质缺陷问题所致。
        因此，通过以上故障分析，不难看出，设计和制造缺陷一般都会发生在机组的运行初期，且多为运动部件，一般不易发觉，对于此类问题，运行人员要在机组磨合前期高度重视油水管理，建议在早期加大对油品化验分析和油品质量的检查频次，全面分析油品异样结果，要充分利用机组质保期及时发现缺陷故障，及时处理，防止机组问题恶化演变。
        3.2施工质量不合格
        施工质量不合格主要包括：（1）机组连接的上游管道、设备在投产前期干燥吹扫不彻底，会导致焊渣、铁锈等杂质进入压缩机气缸，易损坏缸体、气阀、活塞及其他密封元件；（2）压缩机气缸上游过滤器、管道及设备的内壁表面清洁不到位，无内防腐措施，尤其针对含硫天然气运行，管道或容器内壁会不断腐蚀形成铁锈粉末，也会导致对机组运行带来不利影响；（3）压缩机基础、地面等土建施工及机组安装、降噪等施工设施不符合技术要求，也会给压缩机运行可靠性带来严重影响。
        此外，还包括一些减振设施、管线法兰安装等施工质量问题。因此，对于施工质量不合格问题，运行单位应从设计初期开始就提前介入，参与建设施工的每个环节，尤其是关键点环节，要分专业把控好每个施工和安装环节的质量关，为压缩机组平稳运行提供可靠的环境与质量保障。
        3.3管理操作不到位
        通过对压缩机组故障情况分析，管理操作不到位是影响压缩机组运行可靠性主要因素。
        3.3.1工艺流程
        前期因储气井少，采用机组单作用站内大循环方式运行，尽管在投用前已经对机组单作用进行了工况点分析，但经前期运行拆卸发现，因为单作用导致较多循环气流携带下游侧润滑油和杂质会返回注入气缸，为此，维修人员还更换了多处损坏的气阀，且单作用长时间运行会造成机组的十字头销与连杆小头瓦之间受力不均匀，从而引发单面磨损，长周期甚至会引发反向角减小，严重时会导致连杆小头衬套烧损，因此，需严格控制机组单作用运行时间，对机组长周期安全平稳运行也是至关重要。
        3.3.2运行条件
        参数运行条件不宜变化过大或机组长时间偏离设计点操作，也会对机组带来不可逆的损伤，这是保障运行可靠性的基础性条件。投产前期，机组采用单作用运行，由于进口压力一直过低，导致机组空冷区管道及管廊都产生了不同程度的共振现象。此外，长周期偏离设计点运行也可能会造成气缸温度过高，甚至拉缸、撞缸，因此，运行人员应密切关注机组运行点应严格控制在设计点范围内，不能为满足注气要求而盲目运行机组，这一点对机组可靠性管理尤为重要。此外，还可通过余隙调节、气缸进气卸荷调节以及进气阀控制等方法确保机组工艺运行条件最优化。
        3.3.3日常检查维护不到位
        通过对故障问题统计，因启机前未对机组进行全面检查和维护而导致的机组停机情况占据首位，因此，日常对机组的检查和维护对机组可靠性运行来说，是首要的因素。这其中应该包括机组报警停机联锁参数设置是否合理、发生变更后有无调整；机组润滑油系统油路畅通、油位油压油粘度等是否正常；各仪表、传感器等是否在正常检定和运行范围等等。金坛储气库后期运行过程中，制定了启机前检查确认表，通过近半年运行来看，其启机停机次数目前已下降到了零，大大提高了机组运行可靠性。此外，在定期做好机组各级维护的同时，也应将机组的驱动、自动控制系统以及辅助系统等纳入到日常巡检维护范畴，建立整个机组全面的定期维护制度。
        3.3.4人员维护水平
        运行维护人员的管理和维护水平，也是制约机组可靠性的一个重要环节。首先是建议机组的日常运行和维护职能不能分开，由一家单位全面开展，这样不但提高维检修质量和效率，也为机组的运行可靠性提供稳定的技术支撑；其次是要提高运行维护人员的业务能力，经验丰富的工程师不仅能发现表面问题，而且能预测一些潜在的隐患。如：气阀定期检查更换，发现气阀有泄漏，在更换气阀的同时应检测活塞环、支撑环、压力填料环的磨损情况，还应检测小头瓦的磨损情况。因为气阀泄漏可能会导致气体温度升高，或者活塞杆受力状况变化，导致反向角可能变小，使各类环和小头瓦磨损[2]。
        3.4易损件故障
        通过对机组近几年配件更换情况，不难发现，活塞填料环、气阀阀片、活塞环等易损件备件消耗最快，也是制约机组运行可靠性关键点。因此，在运行过程中，运行人员应针对每台机组提供至少两年的安全定额储备，发现消耗后要及时补充，避免机组因配件而停机怠工，影响储气库注气运行计划。
        4、结语
        由上可见，提高往复式压缩机的可靠性，严格意义上来说，应该是从可研设计到制造运输，再到施工安装及调试，最后到运行维护这样一个完整性的系统工程。作为运行人员，应提前介入这一完整性工程的每个环节，不仅要解决设计和制造缺陷、消除施工质量不合格问题，也要规范管理操作，及时落实易损件故障问题等把握每个环节。尤其在运行期间，还应根据机组运行情况，建立各项相应的设备管理操作制度与规程，及时发现异常及时处理。与此同时，还可考虑引用当前先进的压缩机故障诊断技术，提前预见故障隐患，从而达到增强机组的可靠性，节约运营维护成本的目的。
        参考文献：
        [1]浅析往复式压缩机运行工艺优化大陆桥视野，2015,12 90-92
        [2]往复式压缩机运行可靠性分析化工管理，2006,2 7-8