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服務中心,河北 廊坊
陜京管道陽曲壓氣站離心式壓縮機RV050/03是干線天然氣增壓輸送的關鍵設備,系德國曼透平公司產品。驅動電機功率20 MW,電機額定轉速1800 r/min,通過變速箱帶動壓縮機,齒輪箱變比4.774;壓縮機額定轉速8593 r/min,工作介質為天然氣,額定流量15257 m3/h (工況),出口壓力10 MPa [1]。該站壓縮機組4用1備,全年連續(xù)運轉。
2018年12月27日,陽曲壓氣站2#機組在啟機過程中,壓縮機驅動端振動探頭VI4205X、VI4205Y及非驅動端振動探頭VI4202X、VI4202Y振動值均超過停機值(50 μm),啟機失敗。
通過機組S8000振動檢測系統(tǒng)分析,振動呈現以下特征:振動頻率與轉頻相同,即振動存在較大的工頻成分;振動值隨電機轉速的增大而增大,但與電機負載無關;振動值以徑向為主,軸向值很小;譜圖中一般不含工頻的高次諧波,不平衡的振動方向主要在徑向[2]。振動圖譜(圖1)符合軸彎曲特征,但該機組此前運轉狀況良好,距上次機組停運僅22天。該機型轉子長2.33 m,轉子重量547.9 kg,且停運2月以上及存放2年以上的備用轉子均未出現彎曲現象,故推斷該轉子振動特性只是符合軸彎曲特性,但并非軸彎曲。
對壓縮機組進行抽芯檢查,發(fā)現機組進出管線內無異物,機芯內無異物,但二、三級葉輪梳齒密封嚴重損壞(圖2),一、二、三級軸密封嚴重磨損(圖3)。
Figure 2.The serious damage of comb seals for second and third stage impeller圖2.二、三級葉輪梳齒密封嚴重損壞
Figure 3.The serious damage of seals in the first, second and third stage shafts圖3.一、二、三級軸密封嚴重磨損
查看外部環(huán)境,發(fā)現啟機當天氣溫急劇下降,最低溫度由-13℃驟降到-20℃,而輸送介質天然氣的水露點為-15℃ (工況)。
備用機組為達到快速啟動的要求,在機組熱備時,內部充壓,進出口閥門打開,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入壓縮機內部,高壓側的氣體將依次經過三級葉輪梳齒密封、三級軸密封、二級葉輪梳齒密封、二級軸密封、一級葉輪梳齒密封進入進氣端,而低壓端經過一級軸密封進入進氣端。雖然密封氣進氣溫度(54.5℃)較高,但由于進氣量小,外界溫度過低,使其在經過氣體流道過程中天然氣中的水分析出并結冰,堆積在密封溝槽中。在機組啟動過程中,凝結的冰塊隨轉子高速旋轉,從而損壞梳齒密封,造成壓縮機振動升高而停機[3]。
為避免上述情況再次發(fā)生,站內備用機組在冬季備用期間關閉進出口閥門,停止供應密封氣,只在啟機之前進行機組充壓。同時密切關注輸送介質水露點的變化情況,提高密封氣的進氣溫度,防止析水和結冰。