曾強(qiáng) 葉仕生

摘 要：中海石油某天然氣處理終端選用索拉透平公司Mars90燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)C406壓縮機(jī)，為天然氣增壓外輸提供動(dòng)力。該機(jī)組運(yùn)行已超15年，智能化項(xiàng)目激光氣體泄漏檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)端面存在泄漏。鑒于此，對(duì)泄漏原因進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查分析，對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行解體維修，以突破國(guó)外廠家技術(shù)封鎖，解決壓縮機(jī)檢修“卡脖子”技術(shù)難題，完成自主檢修和技術(shù)創(chuàng)新總結(jié)。

關(guān)鍵詞：燃?xì)馔钙?壓縮機(jī);解體檢修;運(yùn)行測(cè)試

中圖分類號(hào)：TE974? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）12-0080-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.12.022

0? ? 引言

索拉透平公司是全球領(lǐng)先的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)制造商，其產(chǎn)品在全球范圍的石油、天然氣及發(fā)電項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中扮演著重要角色。中海石油某天然氣處理終端選用索拉透平公司Mars90燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)C406壓縮機(jī)[1]，為天然氣增壓外輸提供動(dòng)力。C406壓縮機(jī)為筒式壓縮機(jī)，索拉型號(hào)為C4066TEA-0287，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速13 000 r/min，六級(jí)壓縮，入口壓力3.5 MPa，出口壓力7 MPa，天然氣外輸量460萬(wàn)m3/d。壓縮機(jī)高壓側(cè)、低壓側(cè)均采用干氣密封、輔助緩沖氣密封的密封形式。

1? ? 壓縮機(jī)故障背景

該終端索拉壓縮機(jī)已運(yùn)行超15年，智能化項(xiàng)目激光氣體泄漏檢測(cè)系統(tǒng)投用，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)壓縮機(jī)高壓側(cè)端面密封存在天然氣泄漏。使用手持式紅外測(cè)漏儀測(cè)得天然氣泄漏濃度最大為11 270 ppm*m，使用傳統(tǒng)便攜式探測(cè)儀檢測(cè)端蓋處可燃?xì)怏w濃度為90%LEL。干氣外輸壓縮機(jī)是終端的核心設(shè)施，設(shè)備故障不僅會(huì)直接影響生產(chǎn)，天然氣泄漏量繼續(xù)增大的話，還可能會(huì)引起火災(zāi)爆炸，造成災(zāi)難性事故。因此，公司將其列入重點(diǎn)隱患進(jìn)行跟蹤解決。

經(jīng)與索拉美國(guó)溝通，廠家給出了4種維修方案，但考慮到國(guó)際疫情形勢(shì)的影響和現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)的需求，最終雙方?jīng)]有就維修方案達(dá)成一致意見(jiàn)。廠家以技術(shù)保密為由，拒絕向現(xiàn)場(chǎng)提供維修方案和技術(shù)支持，強(qiáng)調(diào)必須由授權(quán)的廠家工程師進(jìn)行維修。為推進(jìn)關(guān)鍵機(jī)組自主檢修、強(qiáng)化“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)，公司決定開(kāi)展自主解體檢修，突破國(guó)外技術(shù)封鎖。

2? ? 故障分析診斷

2.1? ? C406壓縮機(jī)端蓋泄漏故障分析

公司多次組織技術(shù)力量討論，剖析壓縮機(jī)完工資料[2]和結(jié)構(gòu)圖紙[3]，并查閱相關(guān)筒式壓縮機(jī)參考文獻(xiàn)[4]。考慮到壓縮機(jī)已使用多年的實(shí)際情況，初步判斷故障原因?yàn)楦邏簜?cè)端蓋密封的四道靜密封老化泄漏，同時(shí)干氣密封、緩沖氣密封也存在損傷失效的可能，現(xiàn)場(chǎng)隨即下單采購(gòu)維修所需備件和專用工具。

2.2? ? C406壓縮機(jī)解體檢修技術(shù)難點(diǎn)

（1）解體維修需要拆檢干氣密封、緩沖氣密封、壓縮機(jī)軸承、端蓋以及附屬儀器儀表，缺少?gòu)S家維修方案和技術(shù)支持;

（2）缺少裝配參數(shù)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)13 000 r/min，出口壓力7 MPa，安裝精度很高，定位尺寸為0.01 mm量級(jí)，稍有偏差就可能造成機(jī)組損壞，但廠家拒絕提供相關(guān)裝配數(shù)據(jù);

（3）解體壓縮機(jī)需要使用大量專用工具，但廠家未提供使用說(shuō)明，現(xiàn)場(chǎng)人員需要反復(fù)摸索嘗試;

（4）壓縮機(jī)為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，對(duì)中難度大，對(duì)中工藝要求極高。

3? ? 壓縮機(jī)故障維修和技術(shù)總結(jié)

3.1? ? 機(jī)組解體拆檢關(guān)鍵點(diǎn)

（1）拆卸連軸節(jié)：連軸節(jié)前后對(duì)齊位置做好標(biāo)記，安裝黃色壓緊螺栓（注意壓縮機(jī)端的螺栓是短的，齒輪箱端的黃螺栓是長(zhǎng)的），壓緊螺栓時(shí)要均勻上緊，有一定間隙后拆下連軸節(jié)，取出墊片。

（2）拆除振動(dòng)探頭和溫度探頭：拆掉探頭底部固定法蘭，從航空插座對(duì)接處拔出，用內(nèi)六角松開(kāi)底座固定板，用螺栓刀撬開(kāi)航空插座下部，松開(kāi)鎖緊環(huán)取出航空插座，對(duì)線進(jìn)行標(biāo)記，使用專用工具將線分別拆除。

（3）拆卸靠背輪：先拆卸靠背輪鎖緊螺母，使用專用工具FT44518，卡住鎖緊螺母，使用扳手將非驅(qū)動(dòng)端盤車位卡住，旋轉(zhuǎn)拆除靠背輪鎖緊螺母，注意壓縮機(jī)不能反向旋轉(zhuǎn)。使用專用工具FT44514套在軸上擰緊，再用中間頂絲頂出靠背輪。

（4）測(cè)量壓縮機(jī)軸向竄動(dòng)：壓縮機(jī)非驅(qū)動(dòng)端安裝百分表，在驅(qū)動(dòng)端盤車并用力往非驅(qū)動(dòng)端推，測(cè)量最大的軸向竄動(dòng)，記錄數(shù)值后不要?jiǎng)影俜直恚鳛楹笃诨匮b依據(jù)。

（5）拆除軸承：拆開(kāi)軸承座鎖緊環(huán)螺栓，用頂絲將鎖緊環(huán)頂出，用螺栓刀將軸承座保持環(huán)取出（順序：右上左下），注意不要用力過(guò)大損壞保持環(huán)，并做好標(biāo)記。安裝專用工具FT44509-1，先安裝后四根固定螺桿，將螺母套上，再安裝FT44509-1，連接FT44509-3，上方安裝吊裝葫蘆。FT44509-1內(nèi)的6顆螺栓孔與軸承座螺栓孔對(duì)齊，上緊螺栓。均勻緩慢地將固定螺桿的螺母往外擰，拉出軸承座。

（6）拆卸緩沖氣密封：安裝專用工具FT44507-100，使用4顆螺栓固定。用3根長(zhǎng)螺桿從圓盤B點(diǎn)拆入，對(duì)齊緩沖器密封螺栓孔并上緊，利用長(zhǎng)螺桿緩慢均勻?qū)⒕彌_器密封拔出。

（7）拆卸干氣密封：拆除軸保護(hù)套FT44505，安裝軸保護(hù)套工具FT44501。盤車對(duì)齊干氣密封內(nèi)環(huán)與外環(huán)的螺栓孔，安裝干氣密封拆裝專用端蓋，干氣密封上有個(gè)定位銷，檢查確認(rèn)螺栓孔已經(jīng)對(duì)齊，上緊固定內(nèi)六角螺栓。安裝專用工具FT44507-100，使用長(zhǎng)螺桿將干氣密封拉出，檢查干氣密封，發(fā)現(xiàn)端面有輕微磨損，更換修復(fù)易損件。

（8）拆除壓縮機(jī)端蓋：拆除端蓋鎖緊環(huán)，拆除保持環(huán)并做好標(biāo)記。安裝專用工具FT44510，用3根長(zhǎng)螺桿與端蓋連接，緩慢均勻地將端蓋拉出一點(diǎn)，安裝吊裝工具，調(diào)整好重心，將端蓋拉出。

（9）對(duì)端蓋密封、壓縮機(jī)內(nèi)部密封面進(jìn)行檢查：發(fā)現(xiàn)端蓋四道密封明顯老化變形，無(wú)彈性余量，拆出后無(wú)法恢復(fù)到原來(lái)形狀，證實(shí)了失效推測(cè)。失效的密封如圖1所示。

3.2? ? 更換密封、回裝機(jī)組

（1）測(cè)量端蓋配合面到轉(zhuǎn)子/定子模塊組件后表面的距離N=66.64 mm，測(cè)量從排氣端蓋配合面到墊片配合面的距離M=68.44 mm，由M-N的尺寸加上0.005 in（0.127 mm）的值（68.44-66.64+0.127=1.927 mm）確定墊片的厚度，對(duì)墊片進(jìn)行調(diào)整。

（2）回裝端蓋：對(duì)端蓋進(jìn)行清潔，更換端蓋密封。在端蓋和壓氣機(jī)排氣端配合面噴Molycote 321，安裝專用工具FT45510，將端蓋吊起，注意定位銷與端蓋頂部對(duì)齊，使用頂絲在三點(diǎn)均勻推動(dòng)，緩慢將端蓋推進(jìn)壓縮機(jī)腔體內(nèi)。

（3）回裝干氣密封：安裝干氣密封拆裝蓋板，內(nèi)圈內(nèi)六角螺栓松掉2～3圈，拉起放松蓋板幾次，確認(rèn)彈簧動(dòng)作正常，密封內(nèi)部O圈沒(méi)有被卡住，保持內(nèi)六角處于拆松狀態(tài)，以緩解安裝過(guò)程中軸/孔不對(duì)中現(xiàn)象。安裝專用工具FT44507，將圓盤固定好垂直，3根螺桿插入干氣密封端蓋，緩慢均勻地將干氣密封推入到位，推入時(shí)注意干氣密封是否有偏移。

（4）回裝緩沖氣密封：對(duì)緩沖氣密封進(jìn)行清潔，更換O圈。使用專用工具FT44507，將緩沖器密封定位銷與干氣密封銷釘對(duì)齊，緩慢均勻推入。測(cè)量第三凸臺(tái)到緩沖器密封內(nèi)環(huán)（127.10 mm）和外環(huán)的距離（127.16 mm），與拆卸數(shù)據(jù)對(duì)比。

（5）回裝軸承：對(duì)軸承座進(jìn)行清潔，更換軸承座O圈。使用FT44509將軸承座緩慢均勻推入壓縮機(jī)殼體，注意軸承座定位槽與緩沖器定位銷對(duì)齊。到位后測(cè)量壓縮機(jī)外面到軸承端面的距離（79.43 mm），與拆卸數(shù)據(jù)對(duì)比。將軸承溫度探頭線從孔穿出，連接航空插座，連接前測(cè)量下RTD探頭阻值是否正常（阻值RAB=110.7 Ω，RCD=111.2 Ω，REF=111.5 Ω）。

（6）機(jī)組對(duì)中調(diào)整：索拉對(duì)中使用其具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的對(duì)中軟件，不提供給現(xiàn)場(chǎng)使用。為突破這一技術(shù)瓶頸，現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)雙表法機(jī)械對(duì)中原理，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)計(jì)算公式，并進(jìn)行試驗(yàn)校正，最終實(shí)現(xiàn)了雙表法4種模式調(diào)整值的精確計(jì)算。然后按照計(jì)算邏輯，編寫(xiě)代碼，匯編成軟件，成功完成了基于雙表法的對(duì)中計(jì)算軟件開(kāi)發(fā)。該軟件已經(jīng)取得了國(guó)家計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)，證書(shū)編號(hào)：軟著登字第8165996號(hào)。齒輪箱與壓縮機(jī)對(duì)中標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，此次對(duì)中結(jié)果如圖2所示。

3.3? ? 啟機(jī)測(cè)試

先手動(dòng)盤車，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)順暢，再啟動(dòng)機(jī)組，怠速測(cè)試，用手持激光氣體檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，壓縮機(jī)充壓到2.5 MPa時(shí)，未發(fā)現(xiàn)天然氣泄漏。

怠速運(yùn)行穩(wěn)定后，開(kāi)始逐步加壓持續(xù)監(jiān)控，怠速狀態(tài)下出口壓力為3.4 MPa時(shí)，檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)天然氣泄漏。逐步加載到出口壓力6.38 MPa，使用激光檢測(cè)儀測(cè)量端蓋，未發(fā)現(xiàn)天然氣泄漏，且機(jī)組各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)正常，壓縮機(jī)解體維修取得一次性成功。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

面對(duì)國(guó)外廠家技術(shù)封鎖，公司組織技術(shù)力量開(kāi)展自主攻關(guān)，歷時(shí)半個(gè)月順利完成壓縮機(jī)端蓋密封解體檢修作業(yè)。通過(guò)排查發(fā)現(xiàn)端蓋密封老化失效、干氣密封輕微損傷，并進(jìn)行了修復(fù)更換，排除設(shè)備隱患的同時(shí)，一舉解決國(guó)外壓縮機(jī)檢修“卡脖子”技術(shù)難題，為推動(dòng)壓縮機(jī)本地化維修奠定了基礎(chǔ)，大大提升了公司自主檢修能力，為后續(xù)此類檢維修作業(yè)鍛煉了隊(duì)伍，積累了經(jīng)驗(yàn)，也為其他“卡脖子”工程的技術(shù)攻關(guān)指明了方向。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Solar Mars 90 Gas Turbine-Driven Compressor Set Maintenance Instruction[Z].

[2] Solar Mars 90 Gas Turbine-Driven Compressor Set Illustrated Parts List[Z].

[3] Solar Mars 90 Gas Turbine-Driven Compressor Set Electric Schematic[Z].

[4] 靳兆文.壓縮機(jī)運(yùn)行與維修實(shí)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

收稿日期：2022-03-29

作者簡(jiǎn)介：曾強(qiáng)（1989—），男，四川仁壽人，工程師，研究方向：海上石油裝備。