奚占東* 朱紅衛(wèi) 鄭賢斌 呂寒 成素凡

（1.中國石油西南管道公司貴陽輸油氣分公司；2.中國石油大學(xué)（華東）海洋油氣裝備與安全技術(shù)研究中心；3.中國石油天然氣股份有限公司天然氣與管道分公司；4.中國石油西南油氣田分公司安全環(huán)保與技術(shù)監(jiān)督研究院）

奚占東等. 天然氣長(zhǎng)輸管道壓縮機(jī)故障原因分析及對(duì)策. 石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2014，25（4）：44～45

壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、排氣均勻、損失小、效率較高、從低壓到超高壓操作范圍較寬等優(yōu)點(diǎn)［1-2］。隨著天然氣市場(chǎng)的快速發(fā)展，天然氣長(zhǎng)輸管道壓縮機(jī)正不斷朝高速、高壓、大流量方向發(fā)展，并成為天然氣輸送過程中的關(guān)鍵設(shè)備，成為企業(yè)設(shè)備管理和維護(hù)的重點(diǎn)［3］。作為天然氣長(zhǎng)輸管道的關(guān)鍵設(shè)備，壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中難免會(huì)出現(xiàn)故障，甚至事故，開展壓縮機(jī)組故障原因分析對(duì)提高設(shè)備維護(hù)效率至關(guān)重要。根據(jù)某天然氣長(zhǎng)輸管道壓縮機(jī)組故障記錄，分別對(duì)離心式和往復(fù)式壓縮機(jī)組故障停機(jī)次數(shù)、故障停機(jī)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析總結(jié)故障原因，為壓縮機(jī)組安全管理提供參考。

1 壓縮機(jī)組故障原因

1.1 離心式壓縮機(jī)組

根據(jù)故障停機(jī)次數(shù)和故障停機(jī)時(shí)間隨故障原因分布情況統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，造成離心式壓縮機(jī)組故障停機(jī)的主要原因有兩個(gè)，即，設(shè)備因素和外界及環(huán)境因素。設(shè)備因素造成的故障停機(jī)次數(shù)為802次，占故障停機(jī)總次數(shù)（1296次）的61.9%；故障停機(jī)時(shí)間14468h，占故障總停機(jī)時(shí)間（26533h）的54.5%；外界及環(huán)境因素造成的故障停機(jī)次數(shù)為355次，占27.4%；故障停機(jī)時(shí)間為8545h，占32.2%。

1.2 往復(fù)式壓縮機(jī)組

根據(jù)故障停機(jī)次數(shù)和故障停機(jī)時(shí)間隨故障原因分布情況發(fā)現(xiàn)，引起往復(fù)式壓縮機(jī)組故障停機(jī)的主要原因?yàn)樵O(shè)備原因、無油流或油壓低和爆燃停機(jī)。其中，首要原因是設(shè)備原因引起的故障停機(jī)次數(shù)428次，占故障總停機(jī)次數(shù)（848次）的50.5%，故障停機(jī)時(shí)間4344h，占故障總停機(jī)時(shí)間（5343h）的 81.3%；其次原因是無油流或油壓低引起的故障停機(jī)次數(shù) 156次，占總數(shù)的 18.4%，故障停機(jī)時(shí)間433h，占8.1%；第三方面原因是爆燃停機(jī)次數(shù)152次，占 18%，停機(jī)時(shí)間 196h，占 3.7%。除這 3個(gè)主要原因外，還存在設(shè)計(jì)、施工、誤操作等方面的原因。

1.3 壓縮機(jī)組故障部位

離心式壓縮機(jī)和往復(fù)式壓縮機(jī)組按故障部位分布情況統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，造成壓縮機(jī)組故障停機(jī)的主要部位為壓縮機(jī)、GG（燃?xì)獍l(fā)生器）系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其中，控制系統(tǒng)造成的停機(jī)次數(shù)最多，壓縮機(jī)引起的停機(jī)累計(jì)時(shí)間最長(zhǎng)。

2 壓縮機(jī)組故障分析及對(duì)策

目前，由于國內(nèi)天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)速度較快，每年以約7000km的速度推進(jìn)，西氣東輸管道二線、西氣東輸管道三線、陜西—北京管道三線等天然氣管道相繼建設(shè)并投產(chǎn)運(yùn)行，對(duì)天然氣壓縮機(jī)組進(jìn)行故障分析尤為必要。通過分析可知，引起壓縮機(jī)組故障停機(jī)的主要原因?yàn)樵O(shè)備因素、外界及環(huán)境因素等。設(shè)備因素包括機(jī)械設(shè)備故障、電氣及控制系統(tǒng)故障。引起壓縮機(jī)組故障的外界及環(huán)境因素主要包括外電供應(yīng)和工藝氣質(zhì)問題，其中，外電供應(yīng)造成機(jī)組故障停機(jī)的主要原因是由于外電失電、閃斷和波動(dòng)；工藝氣質(zhì)造成機(jī)組停機(jī)問題是燃料氣含有其他雜質(zhì)，造成過濾器堵塞。

2.1 常見機(jī)械故障分析及對(duì)策

典型的機(jī)械設(shè)備故障包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子損壞、燃機(jī)燃燒室靜葉燒壞、機(jī)組入口齒輪箱結(jié)構(gòu)性損壞等［4］。

某站3臺(tái)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子損壞，原因?yàn)樵跈C(jī)組安裝時(shí)沒有進(jìn)行喘振線等測(cè)試，使壓縮機(jī)操作系統(tǒng)流量計(jì)算有誤，造成機(jī)組長(zhǎng)期工作在阻塞區(qū)。應(yīng)加強(qiáng)壓縮機(jī)組安裝調(diào)試期管理，確保完成喘振線等測(cè)試工作，并核查在役機(jī)組安裝測(cè)試記錄。

某站2臺(tái)燃機(jī)一級(jí)靜葉燒壞及燃燒室存在局部燒蝕現(xiàn)象，分析其原因?yàn)樘烊粴庵泻亟M分的液態(tài)烴所致。應(yīng)重視機(jī)組燃燒室熱電偶監(jiān)測(cè)溫度差異大造成的停機(jī)事件，分析每個(gè)熱電偶監(jiān)測(cè)溫度變化的歷史趨勢(shì)，并輔佐孔探檢測(cè)分析原因，避免由于噴嘴局部堵塞或燒蝕導(dǎo)致燃燒火苗偏向，進(jìn)而引起燃燒室局部燒蝕故障發(fā)生，降低燃燒效率和縮短燃機(jī)壽命。

2.2 電氣及控制系統(tǒng)故障分析及對(duì)策

控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致停機(jī)占總停機(jī)次數(shù)的45%，其中，假信號(hào)停機(jī)占53%、軟件故障占22%、硬件故障占35%。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)組控制系統(tǒng)儀表和電氣接線、接地、信號(hào)干擾等故障分析，采取針對(duì)性的程序優(yōu)化、信號(hào)過濾、接線方式改進(jìn)等措施降低故障發(fā)生。

控制系統(tǒng)假信號(hào)故障主要原因?yàn)榻泳€松動(dòng)、瞬時(shí)干擾和系統(tǒng)誤報(bào)警。建議采用假信號(hào)過濾和報(bào)警技術(shù)手段，分析數(shù)據(jù)變化規(guī)律，對(duì)超過合理范圍的跳變數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，不參與控制邏輯，并提示現(xiàn)場(chǎng)人員及時(shí)檢查維護(hù)。

控制系統(tǒng)軟硬件故障，如，頻發(fā)的Mark Vie系統(tǒng) I/O包監(jiān)測(cè)離線和通訊中斷、系統(tǒng)模塊及安全柵等硬件損壞問題，建議通過信號(hào)處理、停車保護(hù)邏輯、報(bào)警等控制程序的優(yōu)化，提升控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)控制系統(tǒng)故障率較高的部件，新機(jī)組采購評(píng)標(biāo)需重點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)和檢驗(yàn)。

2.3 外界因素分析及對(duì)策

引起壓縮機(jī)組故障的外界因素主要包括外電供應(yīng)和工藝氣質(zhì)問題。因外電失電、閃斷和波動(dòng)造成壓縮機(jī)組停機(jī)較多，需采取多種手段保證供電質(zhì)量。應(yīng)做好與地方供電單位的溝通以提高供電穩(wěn)定性，采取措施提高站內(nèi)自供電系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組的維修質(zhì)量。因工藝氣質(zhì)造成機(jī)組停機(jī)也很普遍，如，某站兩臺(tái)燃機(jī)葉片燒損分析，為燃料氣含液態(tài)烴，以及因上游清管造成燃料氣攜帶大量粉塵和水，堵塞過濾器并頻繁更換濾芯，導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)。建議采用加裝分離器，改善蒸汽質(zhì)量，以及提高上游管線作業(yè)管理，加強(qiáng)氣質(zhì)監(jiān)控，適時(shí)更換過濾器濾芯，加密管線設(shè)備排污次數(shù)，并重點(diǎn)關(guān)注壓縮機(jī)組干氣密封氣、燃料氣氣質(zhì)等處理措施。

[1]蘇鵬.多級(jí)離心式壓縮機(jī)故障停機(jī)反轉(zhuǎn)特性研究[D].上海: 上海交通大學(xué),2012.

[2]馬云.活塞式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013,33(1): 109.

[3]葉滿意.離心式壓縮機(jī)的工作原理、常見故障和解決措施[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2012,32(6): 227.

[4]王永清.往復(fù)式空氣壓縮機(jī)常見故障及處理[J].石油和化工設(shè)備,2009,12(7): 41-43.