高德占 張 慧 王 暉 黃政華 馬翔宇

(1.中國石油天然氣股份有限公司山西煤層氣勘探開發(fā)分公司,山西 048000;2.中國石油天然氣股份有限公司華北油田煤層氣成莊作業(yè)分公司,山西 048000)

1 DTY500型天然氣壓縮機組簡介

DTY500型活塞式電驅(qū)壓縮機在煤層氣增壓領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。壓縮機組主要組成部分由壓縮機、電動機、聯(lián)軸器、工藝氣管路系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)、空冷器、高位油箱部件、電加熱器部件、底座等部件組成。主機部分為對稱平衡型往復(fù)活塞式壓縮機，主要由機體、十字頭滑道體、氣缸、氣閥、曲軸、連桿、十字頭、活塞、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等組成。兩列汽缸頭端設(shè)置有可調(diào)余隙容積缸，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)排氣量。

壓縮缸進氣壓力為0.05～0.15MPaG，進氣溫度為3～25℃，排氣壓力為1.2～1.4MPa，單臺機組排氣量為10～12×104Nm/d，工藝流程見圖1。

圖1 壓縮機工藝氣流程

電動機啟動后，通過聯(lián)軸器驅(qū)動曲軸進行旋轉(zhuǎn)運動，曲軸再通過壓縮連桿帶動十字頭和壓縮活塞進行直線運動(見圖2)，壓縮活塞在壓縮缸內(nèi)做往復(fù)運動而實現(xiàn)吸氣、壓縮的工作循環(huán)。

圖2 DTY500型壓縮機結(jié)構(gòu)簡圖

2 運行中發(fā)現(xiàn)的問題

與常規(guī)天然氣相比，煤層氣中具有含粉煤灰等雜質(zhì)，采出壓力低的特點，導(dǎo)致壓縮機頻繁出現(xiàn)氣閥異常磨損、活塞與缸套的頻繁磨損超限；同時沁水盆地冬季溫度相對較低，不利于壓縮機的冬季運行，冬季易出現(xiàn)壓縮機管線凍堵、儀表風凍堵導(dǎo)致的停機；由于運行工況與設(shè)計工況的不一致、潤滑系統(tǒng)的不穩(wěn)定性致使壓縮機出現(xiàn)燒瓦燒軸的重大故障。

3 創(chuàng)新與優(yōu)化措施

(1)優(yōu)化管網(wǎng)工藝系統(tǒng)，降低雜質(zhì)對壓縮機運行的影響。煤層氣中含有的微量粉煤灰及輸氣管線中含有的鐵銹、塵土等雜質(zhì)，堆積于氣閥通道，填充于活塞與缸套間，加劇活塞式壓縮機組的氣閥組件、活塞組件磨損，并頻繁的出現(xiàn)閥片、彈簧等易損件的損壞，針對此情況，進行了工藝系統(tǒng)優(yōu)化，選用粉塵過濾器降低氣體中所含雜質(zhì)，過濾精度達到3μm，保證進入壓縮機組氣質(zhì)清潔，減少壓縮機故障停機時間，改造后，每年節(jié)約壓縮機配件費用120萬元以上。

(2)增加變頻調(diào)速裝置，降低壓縮機冬季凍堵故障。沁水盆地區(qū)域冬季溫度相對較低，部分增壓站處于風口位置，盡管將壓縮機風冷器百葉窗調(diào)制最小狀態(tài)，壓縮機仍頻繁出現(xiàn)凍堵。針對此情況，對壓縮機風冷器進行了變頻改造，增加變頻調(diào)速裝置，可以根據(jù)溫度變化隨時調(diào)整風扇轉(zhuǎn)速，有效降低冬季壓縮機凍堵故障。

(3)開展壓縮機潤滑系統(tǒng)改造，降低重大故障風險。潤滑不良引起的故障通常處理難度大，進口配件費用高，停機時間長，嚴重影響生產(chǎn)運行。壓縮機啟機前需經(jīng)過手搖油泵泵油進行預(yù)潤滑，防止啟機瞬間由于干摩擦導(dǎo)致燒瓦、拉傷曲軸等故障發(fā)生。機組附帶手搖油泵容易損壞，且手動注油效果差。機組多次因啟機前潤滑不良導(dǎo)致燒瓦、燒軸的重大故障，對15臺壓縮機進行油路改造，改造后壓縮機預(yù)潤滑由外循環(huán)泵帶動進行，達到自動潤滑的目的，花費很少的費用，解決了手動潤滑可能產(chǎn)生的潤滑不良發(fā)生。

(4)開展壓縮機離線狀態(tài)監(jiān)測，延長大修時間。運用現(xiàn)代化工具及管理手段,對壓縮機開展離線狀態(tài)監(jiān)測工作。通過以振動為主的故障診斷措施進行科學分析，結(jié)合現(xiàn)場維保檢查結(jié)果，逐漸摸索，不斷完善。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果重點檢查與定期保養(yǎng)相結(jié)合，預(yù)測設(shè)備未來工作狀態(tài)，實現(xiàn)壓縮機組由事后維修向預(yù)知維修轉(zhuǎn)變，由定期維修向有針對性維修轉(zhuǎn)變，保證設(shè)備安全經(jīng)濟運行，壓縮機平均大修周期為48000小時，部分壓縮機運行超過50000小時未進行大修，現(xiàn)場運行平穩(wěn)，無重大故障發(fā)生(見圖3、4)。

(5)開展壓縮機軸瓦溫度監(jiān)控優(yōu)化改造?；钊綁嚎s機潤滑異常、長期低于設(shè)計工況運行、因大修期延長零部件運行偏磨嚴重時，運行的軸瓦易在摩擦表面產(chǎn)生瞬間升溫，導(dǎo)致軸瓦與曲軸燒毀，維修費用高，嚴重影響平穩(wěn)輸氣。通過現(xiàn)場調(diào)研提出了加強主軸瓦溫度監(jiān)控防止重大故障發(fā)生的措施，通過在軸瓦部位加裝溫度傳感器，將監(jiān)測的運行溫度與控制柜連鎖，實時監(jiān)測溫度，異常時及時報警、停機。通過優(yōu)化改造，延遲了設(shè)備重大部件更換時間，對壓縮機重大故障進行預(yù)判，發(fā)現(xiàn)趨勢變化明顯時及時檢修，防止出現(xiàn)燒瓦、燒軸、抱死等處理時間長、花費費用高的重大故障。

圖4 曲軸箱驅(qū)動端振動趨勢圖

4 常見問題及排除方法

往復(fù)式壓縮機易損件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障類型復(fù)雜，同時煤層氣與天然氣在開發(fā)上的差異性，導(dǎo)致煤層氣活塞式壓縮機故障多。針對壓縮機投運以來發(fā)生的主要故障，梳理排除方法見表1。

表1 煤層氣活塞式壓縮機常見故障

續(xù)表

參 考 文 獻

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