史寧崗，黃盛華，俞曉艷

1中國石油天然氣股份有限公司管道分公司，河北 廊坊

2中國石油管道局工程有限公司國際事業(yè)部，河北 廊坊

3中國石油管道局工程有限公司技術(shù)服務(wù)中心，河北 廊坊

1.引言

陜京管道陽曲壓氣站離心式壓縮機(jī)RV050/03是干線天然氣增壓輸送的關(guān)鍵設(shè)備，系德國曼透平公司產(chǎn)品。驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率20 MW，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1800 r/min，通過變速箱帶動(dòng)壓縮機(jī)，齒輪箱變比4.774；壓縮機(jī)額定轉(zhuǎn)速8593 r/min，工作介質(zhì)為天然氣，額定流量15257 m3/h (工況)，出口壓力10 MPa [1]。該站壓縮機(jī)組4用1備，全年連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.故障現(xiàn)象

2018年12月27日，陽曲壓氣站2#機(jī)組在啟機(jī)過程中，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)探頭VI4205X、VI4205Y及非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)探頭VI4202X、VI4202Y振動(dòng)值均超過停機(jī)值(50 μm)，啟機(jī)失敗。

3.故障分析及診斷

3.1.初步排查

通過機(jī)組S8000振動(dòng)檢測系統(tǒng)分析，振動(dòng)呈現(xiàn)以下特征：振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)頻相同，即振動(dòng)存在較大的工頻成分；振動(dòng)值隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增大，但與電機(jī)負(fù)載無關(guān)；振動(dòng)值以徑向?yàn)橹鳎S向值很?。蛔V圖中一般不含工頻的高次諧波，不平衡的振動(dòng)方向主要在徑向[2]。振動(dòng)圖譜(圖1)符合軸彎曲特征，但該機(jī)組此前運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好，距上次機(jī)組停運(yùn)僅22天。該機(jī)型轉(zhuǎn)子長2.33 m，轉(zhuǎn)子重量547.9 kg，且停運(yùn)2月以上及存放2年以上的備用轉(zhuǎn)子均未出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，故推斷該轉(zhuǎn)子振動(dòng)特性只是符合軸彎曲特性，但并非軸彎曲。

3.2.抽芯檢查

對(duì)壓縮機(jī)組進(jìn)行抽芯檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)組進(jìn)出管線內(nèi)無異物，機(jī)芯內(nèi)無異物，但二、三級(jí)葉輪梳齒密封嚴(yán)重?fù)p壞(圖2)，一、二、三級(jí)軸密封嚴(yán)重磨損(圖3)。

Figure 2.The serious damage of comb seals for second and third stage impeller圖2.二、三級(jí)葉輪梳齒密封嚴(yán)重?fù)p壞

Figure 3.The serious damage of seals in the first, second and third stage shafts圖3.一、二、三級(jí)軸密封嚴(yán)重磨損

3.3.外界因素分析

查看外部環(huán)境，發(fā)現(xiàn)啟機(jī)當(dāng)天氣溫急劇下降，最低溫度由-13℃驟降到-20℃，而輸送介質(zhì)天然氣的水露點(diǎn)為-15℃ (工況)。

3.4.故障原因分析

備用機(jī)組為達(dá)到快速啟動(dòng)的要求，在機(jī)組熱備時(shí)，內(nèi)部充壓，進(jìn)出口閥門打開，干氣密封正常供給。在該工藝條件下，密封氣將沿干氣密封進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)部，高壓側(cè)的氣體將依次經(jīng)過三級(jí)葉輪梳齒密封、三級(jí)軸密封、二級(jí)葉輪梳齒密封、二級(jí)軸密封、一級(jí)葉輪梳齒密封進(jìn)入進(jìn)氣端，而低壓端經(jīng)過一級(jí)軸密封進(jìn)入進(jìn)氣端。雖然密封氣進(jìn)氣溫度(54.5℃)較高，但由于進(jìn)氣量小，外界溫度過低，使其在經(jīng)過氣體流道過程中天然氣中的水分析出并結(jié)冰，堆積在密封溝槽中。在機(jī)組啟動(dòng)過程中，凝結(jié)的冰塊隨轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，從而損壞梳齒密封，造成壓縮機(jī)振動(dòng)升高而停機(jī)[3]。

4.預(yù)防措施

為避免上述情況再次發(fā)生，站內(nèi)備用機(jī)組在冬季備用期間關(guān)閉進(jìn)出口閥門，停止供應(yīng)密封氣，只在啟機(jī)之前進(jìn)行機(jī)組充壓。同時(shí)密切關(guān)注輸送介質(zhì)水露點(diǎn)的變化情況，提高密封氣的進(jìn)氣溫度，防止析水和結(jié)冰。