楊柳，何婷(長慶油田分公司第三采氣廠，陜西 西安 710018)

0 引言

結(jié)垢問題是影響水控制的主要原因。結(jié)垢現(xiàn)象可能會發(fā)生在水系統(tǒng)中任何部件，水垢形成后會導致?lián)Q熱器傳熱效果大大降低，同時水垢滯納沉淀后也會對丙烷壓縮機運行造成局部腐蝕堵塞，從而降低水流截面積，加大水流帶來的阻力和傳輸能量，從而使得生產(chǎn)過程中形成一定安全隱患。因此，采取有效控制措施及時阻止水垢結(jié)成，才能夠保證丙烷壓縮機組的正常運行從而帶動生產(chǎn)。

1 水冷系統(tǒng)結(jié)垢的主要原因

縱觀天然氣處理廠里丙烷壓縮機水冷系統(tǒng)，結(jié)垢問題仍然是影響機組運行的主要原因。在歷年檢修中發(fā)現(xiàn)部分冷卻器在管束過程中由于結(jié)垢已經(jīng)發(fā)生堵塞現(xiàn)象(如圖1～圖3所示)。而有的在運行幾個月后就無法達到冷卻效果。因此水冷裝置系統(tǒng)需要在運行半年至一年后必須進行清洗。通過對水冷系統(tǒng)結(jié)垢分析出相應原理:當天然水在溶解過程中會出現(xiàn)各種鹽類，例如碳酸鹽、氯化物、硅酸鹽等，而在天然水中主要包含有Ca(HCO3)2居多且不具有穩(wěn)定性，當在換熱器中感受到傳熱后表面就會發(fā)生分解現(xiàn)象。水冷系統(tǒng)通過冷卻塔時，就會將水中存在的CO2溢出，此時重碳酸鹽就會產(chǎn)生相應反應。

圖1 冷凝器管束外觀

圖2 冷凝器管束管壁結(jié)垢情況

圖3 管束外護罩結(jié)垢圖

通常在一般溫度下，碳酸鹽濃度若不能超過飽和極限，則會處于穩(wěn)定狀態(tài)；但隨著冷卻水在空壓機的運轉(zhuǎn)下，溫度隨之升高及蒸發(fā)，促使水中鹽類濃度大于飽和極限，就會出現(xiàn)沉淀從而形成水垢。伴隨溫度逐漸增高，鹽度越濃，水垢生成速度就會越快、越硬[1]。而丙烷需要通過蒸氣壓縮進行制冷，當水冷系統(tǒng)發(fā)生結(jié)垢后就會使丙烷壓縮機排氣壓力升高，進而影響對天然氣的脫烴脫水效果。

2 RWF399E丙烷壓縮機組運行典型故障分析

2.1 經(jīng)濟器內(nèi)漏

經(jīng)濟器主要作用是將壓縮機在高負荷運行過程中，能夠?qū)⒗淠髦幸后w制冷并引入到蒸發(fā)器中制冷，從而加強水系統(tǒng)制冷效果和制冷量。從整體流程分析來看，從殼程液體丙烷到蒸發(fā)器總過程中都處于流通狀況，當壓縮機發(fā)生高負荷情況下管程氣體丙烷控制閥門打開后方能傳送到壓縮機內(nèi)。

RWF399E壓縮機是螺桿壓縮機，屬于單級壓縮機，當負荷不斷增加后，所承載壓力會隨之增大，而承載壓力會隨著壓縮機泄漏同比增大，從而導致效率降低，損耗功能增大[2]。在高負荷中，經(jīng)濟器管程控制閥門打開后就會將丙烷注入壓縮機內(nèi)，使得單級螺桿壓縮機依照兩級壓縮運行，也就是等同于雙級壓縮工程，進一步將壓縮機內(nèi)漏損失減少，從而提高丙烷壓縮機機組運行工作效率。

2.2 凝聚段濾芯失效

壓縮機制冷系統(tǒng)中需要冷凍油進行輔助，且冷凍油能夠發(fā)揮十分重要作用。第一，冷凍油能夠給壓縮機中轉(zhuǎn)動部件提供潤滑油作用，從而縮短減少壓縮機在運行過程中部件由于摩擦后而受損，進而提高機械運行效率；第二，循環(huán)系統(tǒng)中會將壓縮機所產(chǎn)生的熱量帶走，同時對壓縮機中轉(zhuǎn)動部件冷卻，從而提高循環(huán)系統(tǒng)運行效率和可靠性；第三，將壓縮機中轉(zhuǎn)動部件所產(chǎn)生的磨屑帶走，保證部件運轉(zhuǎn)過程匯總不會由于轉(zhuǎn)子摩擦而受損傷；第四，在壓縮過程中要加強密封性，從而減少泄漏問題；第五，要為機組及時提供液壓油，使得滑閥和滑塊能夠正常推動。

而在具體運行過程中，壓縮機分離系統(tǒng)常常會出現(xiàn)狀況，從而對壓縮機正常效率產(chǎn)生一定影響。當聚結(jié)濾芯發(fā)生堵塞后，所壓縮氣體的流通量會跟隨一同下降，而壓縮機的排氣壓力會上升一定數(shù)值，使得壓縮機出口處出現(xiàn)憋壓、溫度更高現(xiàn)象，最終壓縮機組無法承受高負荷運行，使得壓縮機運行效率降低。

3 RWF399E丙烷壓縮機組運行注意事項

首先在開始運行500 h以內(nèi)要對油溫和油壓變化仔細觀察，若油滴到白紙上后變?yōu)榘咨珓t必須要及時更換油，直至系統(tǒng)更換清潔，通常更換次數(shù)為2～3次。在每次換油過程中要對油過濾器進行更換清洗，同時換油過程中要注意將真空抽空。

在第一次進行啟動過程中也需要將油泵啟動，但是需要注意的是在啟動油泵開始前要先對壓縮機進行預潤滑，在潤滑過程中會出現(xiàn)少量的泄漏，但這并不表明密封效果差，而是油封與動靜環(huán)之間的磨合過程，但需要對此提高重視。

其次，在對閥門進行開啟和關閉中都不能操之過急，在對容器內(nèi)注入制冷器時，要將閥門慢慢開啟，從而避免由于容器導致?lián)p壞。在供液和回氣閥門開啟前，也要慢慢開啟，避免由于壓力波動大造成液擊，在安全閥起跳后要再一次進行校驗，保證嚴密性和準確性。同時安全閥的截止閥必須始終保持在開啟。由于閥門具有低溫脆性，因此禁止敲擊、碰撞低溫閥門。

最后，在壓縮機組運行中，要注意排氣壓力、吸排氣溫度、油溫和油壓，同時要將數(shù)據(jù)詳細記錄。對于自我保護裝置而引發(fā)的自動停止運行，需要對壓縮機故障原因重點排查，禁止擅自更改設定參數(shù)值或者尚未解決故障而直接運行開機。

4 水冷系統(tǒng)結(jié)垢對RWF399E丙烷壓縮機組運行的影響

當壓縮機運行中，由于運動部件之間互相產(chǎn)生機械摩擦，使得潤滑油溫度隨之升高從而產(chǎn)生積碳，當進行壓縮時候空氣分子間所產(chǎn)生的劇烈運動也會產(chǎn)生一定的熱量，這一過程需要通過水冷系統(tǒng)對其冷卻散熱，也就是熱交換[3]。而目前我廠在用自來水系統(tǒng)都是由水源井和供水站地面管線組成。而我廠所處的鄂爾多斯地區(qū)水中堿性較高，很容易造成新鮮水系統(tǒng)結(jié)垢，而結(jié)垢后的水冷系統(tǒng)所產(chǎn)生危害是巨大的，因此只有不斷積極地對水系統(tǒng)結(jié)垢危害進行研究并及時提出相關控制措施，并尋找相應的預防結(jié)垢技術和工藝，才能最大限度地避免水系統(tǒng)結(jié)垢所帶來的危害。

水系統(tǒng)結(jié)垢所帶來的影響有以下四點：

第一，會引起地面管線和供水站結(jié)垢現(xiàn)象嚴重，進而對全廠水系統(tǒng)整體流量和效率產(chǎn)生影響。

第二，地下自來水管網(wǎng)結(jié)垢會導致管線局部被腐蝕，而被腐蝕后的管線極易造成管線穿孔，甚至會引發(fā)嚴重破壞性事故。在某些處理廠由于被腐蝕后需要頻繁更換管線，一定程度上增加生產(chǎn)成本，降低經(jīng)濟效益。

第三，丙烷壓縮機水冷系統(tǒng)結(jié)垢后會使得壓縮機組換熱效率下降，排氣壓力升高，丙烷機組無法對丙烷蒸汽進行壓縮，進而無法滿足天然氣處理中脫烴脫水工藝所需的溫度，嚴重時會使天然氣處理無法滿足國家指標。

第四，丙烷壓縮機水冷系統(tǒng)結(jié)垢維護成本較大，對水冷系統(tǒng)管束清洗一次動輒需要上萬元，除經(jīng)濟成本較大以外，因丙烷壓縮機降溫水箱中的水經(jīng)常因為刮風下雨等極端天氣導致水會灑落在丙烷機組及周圍輔助設備上，導致丙烷機組本身及其他輔助設備上也產(chǎn)生水垢，若不及時人為清理，會對丙烷壓縮機及其他輔助設備造成損壞，由于在天然氣處理廠中為滿足生產(chǎn)需要，丙烷壓縮機近乎全年無休運行，所以每天安排員工對水垢進行清理無疑也是增加了人力成本。

總之，丙烷壓縮機組水冷系統(tǒng)結(jié)垢所造成的危害是嚴重的，因此要根據(jù)實際情況及時做好預防控制措施，盡最大可能降低因丙烷機組水冷系統(tǒng)結(jié)垢帶來的經(jīng)濟損失。

5 改善水冷系統(tǒng)對RWF399E丙烷壓縮機組運行的控制措施

5.1 采用軟水裝置對水質(zhì)進行軟化

在供水站到丙烷壓縮機水冷系統(tǒng)之間安裝軟水裝置，在將水質(zhì)進行軟化后，再將軟化后的新鮮水用于丙烷壓縮機組水冷降溫，軟化后的新鮮水可從根本上解決結(jié)垢的問題，但安裝軟水裝置需對現(xiàn)有工藝進行改造，改造會產(chǎn)生較高的經(jīng)濟成本。

5.2 利用緩蝕阻垢劑和防垢劑預防

緩蝕阻垢劑能夠降低水冷系統(tǒng)中水垢的生成概率和速率，從而達到預防的作用。而防垢劑中則含有多種有機結(jié)合水的鎂離子和鈣離子，能夠形成相對穩(wěn)定的化合物，對水中陽離子含量沉淀達到削弱的目的[3]。因此，通過酸性液體將管線進行浸泡后就可以達到除垢的目的。

5.3 適當使用殺菌劑除垢

相關工作人員可以通過對油田水溫進行實際結(jié)合，對水冷系統(tǒng)中的水垢進行分析，進而選擇殺菌處理。目前，大多采氣廠使用的殺菌劑有三種：第一種是JYSJ-01殺菌劑，這款殺菌劑可以對硫酸鹽降低并還原菌群生長，從而對硫化物的沉淀速率降低，并將鋼材腐蝕性降低；第二則是氯化苯甲烷銨，該殺菌劑屬于活性劑，能夠?qū)孱惿L產(chǎn)生抑制作用，并且能夠?qū)崿F(xiàn)去除水垢和去油作用。

6 結(jié)語

丙烷壓縮機水冷系統(tǒng)結(jié)垢后會對天然氣處理產(chǎn)生一定影響，嚴重情況下會引發(fā)安全事故。因此工作人員必須對丙烷壓縮機水冷系統(tǒng)除垢方面采取控制預防措施，并及時制定相應的解決方案，不斷探索經(jīng)濟性且實用性強的新措施，確保油氣田生產(chǎn)質(zhì)量。