王司光，楊永超，高維新，宿國娟，韓治光，范建全

（1.中國石油管道中原輸油氣分公司，山東德州253020；2.山東中油天然氣有限公司，山東濟南250000）

天然氣管道壓縮機組典型故障處理

王司光1，楊永超1，高維新1，宿國娟2，韓治光1，范建全1

（1.中國石油管道中原輸油氣分公司，山東德州253020；2.山東中油天然氣有限公司，山東濟南250000）

分析造成壓縮機機組干氣雙聯(lián)過濾器濾芯冰堵、某轉(zhuǎn)速區(qū)間齒輪軸振動高報、燃?xì)廨啓C啟機點火后加速失敗和機組防喘閥失效等典型故障的原因，給出相應(yīng)的處理措施。

壓縮機組；運行；故障；處理

1 機組概況

中原輸油氣分公司泰安壓氣站負(fù)責(zé)接陜京線、西二線來氣向冀寧線和山東管網(wǎng)增輸，壓氣站共有4臺壓縮機組，2臺燃驅(qū)機組由美國索拉公司金牛星70工業(yè)型燃?xì)廨啓C/離心式壓縮機組成，2臺電驅(qū)機組，由上海電機/西門子離心式壓縮機組成，運行方式1用1備。電驅(qū)機組參數(shù)，上海三相異步電動機型號YZKS630-4，功率7100 kW，轉(zhuǎn)速1500 r/min；榮信高壓變頻器RHVC-TC10/9000，齒輪箱型號TX80/8C，大小齒輪齒數(shù)229/26；西門子壓縮機型號STC-SV（08-3-A），額定功率5323 kW，最小運行轉(zhuǎn)速9130 r/min；電驅(qū)機組最大運行轉(zhuǎn)速13 695 r/min，額定流量53 574 m3/h，一階臨界轉(zhuǎn)速7600 r/min，二階臨界轉(zhuǎn)速23 200 r/min。

燃驅(qū)機組參數(shù)，索拉燃?xì)廨啓C型號TAURUS 70，功率7000 kW，燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速15 200 r/min；動力渦輪轉(zhuǎn)速12 000 r/min，全負(fù)荷T5=760℃，壓氣機級數(shù)14級，壓比16.5:1，可導(dǎo)葉片4級，燃?xì)馔钙?級，動力透平2級；索拉壓縮機型號C4064TEB-0256，一階臨界轉(zhuǎn)速5000 r/min，二階臨界阻尼三階16 000 r/min，最低運行轉(zhuǎn)速為6000 r/min，最高運行轉(zhuǎn)速為12 000 r/min，跳機轉(zhuǎn)速為12 600 r/min，入口壓力5100 kPa，出口壓力10100 kPa，額定流量5086.63×103m3/d，額定功率2718.82 kW。

截止至2014年12月31日，4臺壓縮機組累計運行2.2萬小時，累計發(fā)生非計劃性故障停機34次。1#電驅(qū)機組和4#燃驅(qū)機組已完成8000 h維護保養(yǎng)。

2 典型故障原因分析及處理措施

2.1 干氣雙聯(lián)過濾器濾芯冰堵

（1）故障現(xiàn)象。2012年1月19日，外界氣溫5℃，機組啟機時發(fā)現(xiàn)干氣密封雙聯(lián)過濾器濾芯冰堵（圖1），過濾器排污時排出大量乳白色液體（圖2），無法正常啟機，為保障生產(chǎn)運行采取了安裝電伴熱、及時更換堵塞濾芯和加密排污等臨時應(yīng)急措施。

（2）原因分析及解決措施。干氣取壓點位置在壓縮機出口管線底部是冰堵出現(xiàn)的主要原因，在氣質(zhì)不理想和環(huán)境溫度較低的綜合作用下，天然氣水合物形成并堵塞濾芯和引壓管，致使干氣壓力無法維持，并損傷干氣密封[1]。2012年7月改造干氣取壓點，在壓縮機出口管線上部取壓，以后還可增加干氣預(yù)處理設(shè)[2]，進一步提高干氣預(yù)處理能力，確保干氣的整潔，保障干氣密封使用壽命。

2.2 電驅(qū)冷卻水塔整改

（1）冷卻水塔工作原理。電驅(qū)機組配備2座低噪聲閉式橫流冷卻水塔，每座冷卻塔循環(huán)水量為150 m3/h。水系統(tǒng)包含內(nèi)循環(huán)水（純凈水）系統(tǒng)和外循環(huán)水（生活水）系統(tǒng)（圖3）。內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)工作原理：冷卻水塔紫銅盤管內(nèi)被冷卻后的循環(huán)水流出，由循環(huán)水泵送往電機，經(jīng)過換熱升溫的循環(huán)水再進入盤管冷卻，可以隨時由循環(huán)水補水泵進行補水。外循環(huán)水系統(tǒng)工作原理：外部噴淋水通過與盤管和填料接觸換熱達到冷卻盤管內(nèi)部循環(huán)水的目的后，落入下部水槽，由噴淋水泵送至噴淋水槽再次循環(huán)。

圖1 濾芯冰堵

圖2 過濾器排污

圖3 水冷塔工藝流程圖

（2）改進措施。泰安地區(qū)冬季氣溫通常在零度以下，而閉式冷卻塔安裝在室外，在電驅(qū)機組不運行時，冷卻塔的防凍采取以下措施：①內(nèi)循環(huán)水中加合適配比的乙二醇防凍液；②較長期停運的機組，拆卸水冷塔紫銅管排空水分；③給水冷塔建立彩鋼房，加裝暖氣，進行冬季保溫；④增設(shè)內(nèi)循環(huán)水電加熱器系統(tǒng)；⑤做好設(shè)備、管路電伴熱及其他防寒保溫措施[3]。

2.3 某轉(zhuǎn)速區(qū)間齒輪軸振動高報

（1）故障現(xiàn)象。2012年10月，2#電機在啟機升速至1250 r/min時，齒輪箱高速端徑向振動值（VYI4205，VYI4206）超過報警值（報警值45 μm，停機值67 μm），越過這一速度后振動值下降。

（2）原因分析。引起振動高的可能原因有振動探頭損壞；接線松動；臨界轉(zhuǎn)速共振；對中不良；軸承磨損；齒輪嚙合故障；底座基礎(chǔ)松動；轉(zhuǎn)子動不平衡；裝配調(diào)整不當(dāng)?shù)萚4]。電機一階臨界轉(zhuǎn)速2300 r/min，壓縮機一階臨界轉(zhuǎn)速7600 r/min、二階臨界轉(zhuǎn)速23 200 r/min，1250 r/min顯然不是臨界轉(zhuǎn)速。

使用振動分析儀采集數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)頻譜圖中2倍頻成分占主導(dǎo)，給出的結(jié)論是齒輪箱高速軸和壓縮機轉(zhuǎn)子對中精度惡化，使用激光對中儀檢查電機和齒輪箱、齒輪箱和壓縮機之間的對中情況，可排除是由于對中不良引起的振動高。針對是否是振動探頭位置不準(zhǔn)或線路傳輸?shù)膯栴}，測量2臺機組所有振動探頭的間隙電壓，測量值均在10 V左右，符合要求，排除了可能是探頭與轉(zhuǎn)子間距過小引起的振動高。由于振動高是發(fā)生在啟機升速（1250 r/min）很短時間內(nèi)，越過這一速度后振動值下降，振動探頭使用“報警倍增功能”（系數(shù)乘以2）抑制瞬態(tài)峰值，因此即使監(jiān)測值超過報警值和停機值也可接受。

2.4 燃?xì)廨啓C啟機點火后加速失敗

（1）故障現(xiàn)象。2011年11月，3#機組在點火加速階段出現(xiàn)急停報警信息FN_Ngp_Accel_Rate_L（燃?xì)獍l(fā)生器加速率低），機組啟動失敗。

（2）原因分析及解決措施。通過程序可以看到，機組在點火加速后，燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速在37%以內(nèi)時，如果燃?xì)獍l(fā)生器平均加速率小于15%的時間累計達到10 s，會出現(xiàn)燃?xì)獍l(fā)生器加速低的急停報警。

結(jié)合機組啟動的順序、氣啟動系統(tǒng)的工作原理以及機組的控制程序等對該故障進行綜合分析，造成急停報警導(dǎo)致機組啟動失敗的可能原因是：①環(huán)境溫度較低，機組未充分預(yù)熱；②控制程序中燃?xì)獍l(fā)生器平均加速率小于15%的時間累計設(shè)定值??；③啟動氣雜質(zhì)多，堵塞管路；④壓力調(diào)節(jié)器/關(guān)斷閥設(shè)定壓力低；⑤啟動馬達旋轉(zhuǎn)阻力大；⑥壓氣機進口可調(diào)導(dǎo)葉角度沒充分打開，致使加速失敗［5］；⑦加速電磁閥和引導(dǎo)氣調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障。

解體檢查壓力調(diào)節(jié)器/關(guān)斷閥發(fā)現(xiàn)，該閥指揮器的調(diào)節(jié)彈簧安裝不到位，閥門不能正常調(diào)壓，機組在提速過程中啟動氣的壓力達不到設(shè)定值，導(dǎo)致啟機失敗。經(jīng)重新正確安裝指揮器內(nèi)彈簧后，再次啟動機組，機組順利完成加速點火，啟動成功，工作正常。

2.5 機組防喘閥失效

（1）故障現(xiàn)象。2013年7月15日，1#電驅(qū)機組啟機完成，手動關(guān)閉防喘閥控制器后，現(xiàn)場卻顯示在全開位置。當(dāng)時壓縮機遠(yuǎn)離喘振線。若防喘閥時刻在打開位置，不僅降低壓縮機效率，還可引起壓縮機出口溫度超高導(dǎo)致停機[6-8]。

（2）原因分析及解決措施。防喘閥主要部件有氣動執(zhí)行機構(gòu)、閥體、定位器、電磁閥、限位開關(guān)、壓力調(diào)節(jié)器、增壓器、泄放閥、安全閥等（圖4）。防喘閥是截止閥，可進行0～100%的開度，停機或故障時保持全開。

圖4 防喘閥結(jié)構(gòu)示意簡圖

防喘閥核心部件定位器包含兩種信號（圖5），一種是將閥位信號輸入到PLC；另一種是接收PLC發(fā)出的開關(guān)閥指令，均為4～20 mA模擬信號，其內(nèi)部有微處理器，將兩種信號進行比較，可產(chǎn)生信號壓力，控制增壓器輸出大小，進而控制閥門開關(guān)量。二位三通電磁閥控制下游增壓器信號壓力的通斷，電磁閥得24 V電則信號氣通，失電則截斷信號氣（圖6）。

在電磁閥24 V電一直保持的情況下，UCP分別給圖5中隔離式安全柵的8（+），7（-）端子4 mA，8 mA，12 mA，16 mA，20 mA信號，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場防喘閥的關(guān)度從0～100%符合線性變化，證明防喘閥本體及附件完好。但防喘閥控制器畫面上閥位一直無反饋，遠(yuǎn)控開關(guān)閥操作時現(xiàn)場防喘閥無反應(yīng)。查看電磁閥24 V回路中隔離式安全柵不能輸出24 V直流電，更換隔離式安全柵后恢復(fù)正常，防喘閥不能正常關(guān)閉故障得以解決。

圖5 防喘閥定位器信號輸入輸出圖

圖6 電磁閥24 V回路

［1］鐘桂香，羅瀟，郗祥遠(yuǎn).干氣密封失效原因分析與有效性措施［J］.油氣儲運，2014，33（3）：335-339.

［2］張石超.干氣密封在西氣東輸管道的應(yīng)用［J］.油氣儲運，2010，29（1）：57-58.

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〔編輯 李波〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.21