索拉壓縮機組常見故障處理

陳瑞成，王 輝

（中國石油西部管道蘭州輸氣分公司，蘭州 730070）

索拉壓縮機組常見故障處理

陳瑞成，王 輝

（中國石油西部管道蘭州輸氣分公司，蘭州 730070）

澀寧蘭管道壓縮機組運行7年來，累計發生了171次導致啟機失敗或停機的故障，對171次故障進行歸納總結后，發現經常發生的故障主要集中在外供電、控制系統、工藝設備、空氣系統這4方面，占總停機次數的83.04%。對這4方面的故障進行深入分析，剖析原因，提出解決措施。通過現場運行檢驗，所采取的措施大幅降低了故障發生率，澀寧蘭管道壓縮機組年平均無故障運行時間由初期的900 h提高到2 900 h。

索拉；壓縮機組；故障；措施；澀寧蘭

燃氣輪機驅動離心式壓縮機（以下簡稱壓縮機組）在天然氣長輸管道上已經得到越來越多的應用。截至2012年底，中國石油天然氣與管道分公司已經有101臺壓縮機組在運行。作為天然氣長輸管道的核心設備，燃氣輪機是集技術密集、人才密集、資金密集于一體的高科技產品，素有“機械工業皇冠上的明珠”之稱。其運行狀況關系到運行單位的平穩生產和經濟效益的實現，一旦發生故障且短時間內無法恢復，造成管線壓力波動，對下游用戶的可靠用氣造成影響，運行單位需承擔巨大的社會責任。因此，在壓縮機組運行過程中有哪些常見故障，同時對故障成因進行剖析總結，提高壓縮機組運行水平，減少故障停機次數，對運行單位顯得尤為重要。

1 澀寧蘭管道壓縮機組概況及運行情況分析

蘭州輸氣分公司運營著澀北-西寧-蘭州輸氣管道主復線（以下簡稱澀寧蘭管道），承擔著為甘肅、青海、寧夏3省供氣的重任，尤其是在采暖季節，澀寧蘭管道給西寧和蘭州城市燃氣保供任務異常嚴峻，保證壓縮機組平穩運行至關重要。

澀寧蘭管道從2005年開始實施增壓工程，歷時5年，逐步建成了澀北、羊腸子溝、烏蘭、湖東、河口5座壓氣站，共安裝了13臺壓縮機組，燃氣輪機為美國索拉公司制造，離心壓縮機為德國曼透平公司制造，總裝機功率168 MW。

自澀寧蘭管道首臺壓縮機組于2005年11月投運以來，截至2012年12月31日，13臺壓縮機組累計運行約17萬小時，累計發生171次導致壓縮機組啟動失敗或停機的故障，經分類整理，詳細情況見表1。由表1可以看出，排在前4位的分別是供電故障、控制系統故障、工藝故障、空氣系統故障，4項合計占全部停機次數的83.04%。

2 典型故障處理措施

由前面分析可知，4類主要故障就導致了83%的停機，對這4類故障進行深入分析，找到其深層次的原因，從根源上解決問題，就可以大幅降低停機次數。澀寧蘭管道技術人員在不斷總結運行經驗的基礎上，對故障成因逐步有了深刻的認識，提出很多有針對性的措施并實施，得到現場實際運行的檢驗，效果良好，現將故障成因及解決措施分析如下。

2.1 外供電導致停機的原因分析及解決措施

澀寧蘭管道壓氣站供電方式是以10 kV市電為主電源，發電機為備用電源。除河口壓氣站外，其余4座壓氣站均位于青海省無人或少人區，所在地區市電質量差，經常因天氣等原因掉電，且電壓不穩。壓縮機組由于潤滑油冷卻器、空冷器、箱體通風等電機都需要380 V動力電源，在市電中斷時，如果備用電源不能在20 s內及時供給，則會因供電故障而導致停機。

作為備用電源的發電機一般需要15 s左右啟動并帶載，在冬季則需要20 s以上的時間。針對發電機現實情況，給發電機房做保溫，安裝了兩臺3.8 kW的防爆加熱器，只要發電機房室內溫度低于10℃，則加熱器自動啟動，確保在冬季或寒冷天氣，發電機能迅速啟動并帶載。

市電電壓不穩，極易導致壓縮機組用電設備損壞或不能正常工作，從而引發供電故障，觸發壓縮機組停機。針對這種情況，給各壓氣站的變壓器后安裝了穩壓器，確保380 V電壓在－5%～＋10%之間，避免了電壓不穩導致的停機。此外，在每年電氣春秋檢時，加強對市電線路的檢查和測試，各站隊將市電線路巡檢納入日常工作范圍內。

從市電線路管理、增設穩壓器、發電機組管理等多個方面采取措施，綜合改進，減少了因供電造成機組停機的次數。

2.2 控制系統導致停機的原因分析及解決措施

控制系統故障的主要原因是各電子模塊（包括輸入輸出模塊、通訊模塊、處理器）故障、現場各類傳感器故障、誤報警。一旦模塊發生故障，與其所連接的現場信號就會丟失或失真，導致壓縮機組保護停機。電子模塊的壽命服從指數分布，它具有無記憶性的特點，因此對于電子模塊因壽命問題導致的停機沒有很好辦法來解決。然而對控制系統故障導致的停機進行深入分析后發現，真正因電子模塊壽命問題導致的停機僅有16次，其余32次停機均是由接線問題引發的，接線存在兩方面的問題：接地不規范、接線不規范。如因接地不規范，導致雷電引發的瞬間大電流（或高電壓）進入控制信號回路，導致控制信號失真，造成誤報警而停機，此類故障停機有10次。接地不規范容易導致模塊損壞，達不到預期壽命，此外電纜虛接也易導致模塊損壞。

接地系統如果不符合規范，通常會造成控制系統可靠性問題。雜波干擾微伏信號經常造成隨機的超速保護，高溫、振動大或其他無規律的關停，在某些情況下還會導致PLC的程序丟失、模塊損壞、通信通道故障，雷擊時電流易竄入控制系統，造成停機甚至設備損壞。

沒有按安裝規范接線，現場存在信號回路電纜沒有緊固造成虛接、施工時外力造成線路絕緣受損、動力電纜、控制電纜以及本安回路敷設時距離不足30 cm、甚至有交叉、纏繞布線的情況，這些問題都易導致信號失真、丟失。

建設期的一些不規范施工行為，陸續在后期運行中暴露出來，導致了大量停機故障，后續的整改過程花費了大量的精力、金錢。

2.3 工藝導致停機的原因分析及解決措施

工藝導致停機的主要原因是閥門故障，閥位不符合壓縮機組控制系統的要求，如需要開閥的時候，閥門打不開，需要關閥的時候又關不上，閥位不正確主要是由工藝管線不清潔引發，雜質導致閥門卡滯、阻塞、內漏。工藝管線不清潔還會導致引壓管堵塞，壓力變送器不能正確反饋實際壓力。

投產前，要認真對管道內雜質和污物進行清理。冬季投產的壓氣站，要做好防冰堵工作。冬季氣溫低，在有游離態水存在的情況下，為水合物形成提供了便利條件。因此，要做好保溫、定期排污工作，防止在引壓管、變送器等處發生冰堵，造成數據失真超出范圍停機，或形成管道冰堵。對于易發生冰堵的管道，適當采取保溫措施，必要時安裝電加熱器或電伴熱。

2.4 空氣系統導致停機的原因分析及解決措施

2.4.1 燃氣輪機箱體通風系統壓力低

燃氣輪機箱體通風系統主要有兩個目的：一是給燃氣輪機降溫；二是萬一箱體內有可燃氣體泄漏，也能及時的通過通風系統帶走，避免可燃氣體聚集。

澀寧蘭管道西線4座壓氣站周邊環境惡劣，強風沙天氣較多，箱體通風系統容易將雨雪、沙土吸入通風口，使通風系統過濾器堵塞，導致箱體內壓力低而停機。此外，進氣口緊貼壓縮機廠房側面，按照伯努利原理：同樣是流過某個表面的流體，速度快的對這個表面產生的壓強要小。強風造成箱體通風口壓力變低，導致進入箱體的空氣量減少，壓力在短期內低于停機值，導致停機。

為了解決上述問題，對箱體通風進氣結構進行了改造，加裝彎頭和導流百葉窗。用不銹鋼板焊接一個90°方形彎頭，一端連接至箱體通風進氣口，一端為開口向下的導流口，導流口處安裝百葉窗。90°彎頭使箱體通風為自下而上的進氣，大大減少大顆粒灰塵、雨雪進入通風道，堵塞濾芯的幾率。進口處的百葉窗在大風天氣起到導流作用，削弱了紊流或者伯努利原理帶來的影響。

2.4.2 燃燒空氣進氣過濾器壓差高

燃氣輪機燃燒空氣進氣壓差變送器為室外安裝，在雨雪天氣，雨水或雪水經常容易累積在該變送器上，導致變送器的大氣壓參考點被堵，差壓上升，控制系統即認為燃燒空氣進氣濾芯壓差過大，進而導致停機。因此，用塑料板在差壓變送器上方粘貼形成一個防雨裝置，接口處用玻璃膠進行密封。經改造后，效果良好，再未因雨雪堵塞燃燒空氣壓差變送器而停機。

3 總結

在澀寧蘭管道壓縮機組7年的運行過程中，技術人員不斷琢磨、總結、整改、革新，澀寧蘭管道壓縮機組運行水平得到長足的進步，由初期的年平均無故障運行時間900 h提高到2012年的2 900 h，創造了良好的經濟和社會效益。在此過程中，技術人員總結了3條運行經驗：一是壓縮機組故障發生的主要因素集中在控制和供電，澀寧蘭管道壓縮機組因此而導致的停機總共103次，占比60.23%，因此出現故障時，首先考慮從控制和供電方面入手解決；二是充分重視壓縮機組施工過程，否則將導致運行初期故障頻發；三是即使是從發達國家進口的成熟產品，在現場實際使用中，也存在設計不合理的情況，因此不能迷信國外進口設備，現場運行中結合實際情況進行改造、革新。

［1］ 徐鐵軍.天然氣管道壓縮機組及其在國內的應用與發展［J］.油氣儲運，2011，30（5）：321-326.

［2］ 劉培軍.天然氣管道壓縮機組投產試運應注意的問題［J］.油氣儲運，2008，27（7）：51-53.

［3］ 齊波軍，劉彥生，盛威.金牛座60型燃氣輪機運行中常見的故障及處理方法［J］.燃氣輪機技術，2003，16（3）：59-60.

［4］ 尹廣增.金牛星T70燃氣輪機兩類故障綜合處理［J］.設備管理與維修，2009，03：25-26.

［5］ 張旋洲.燃氣輪機運行故障及典型事故的處理［J］.燃氣輪機技術，2006，19（1）：64-67.

［6］ 王輝.陳瑞成.一個燃壓機組故障的典型處理過程［J］.燃氣輪機技術，2013，26（4）：53-55.

Solutions of Solar Gas Turbine Package Common M alfunctions

CHEN Rui-cheng，WANG Hui
（PetroChina West Pipeline Lanzhou Natural Gas Transmission Sub-company，Lanzhou 730070，China）

The compressor sets of Selan pipeline have been in use for 7 years，and it showed 171 breakdowns of start-up failures and on-work stops.It showed that the reasons coursed the breakdowns aremainly focused on power supply，control system，process equipment and air system，which counted for83.04%of all the breakdowns.Further study on the4 reasons leads to specific solutions.According to the test，themean time of failure free operation of the compressor sets increased significantly from 900 h to 2 900 h，after taking the solutions in action.

Solar；compressor set；malfunction；solution；SeLan pipeline

TK477

B

1009-2889（2014）03-0066-03

2014-01-08改稿日期：2014-01-27

陳瑞成（1967-），工程師，從事輸氣生產管理。通訊作者：王輝，E-mail：lzwanghui＠petrochina.com.cn。