天然氣壓縮機(jī)組外圍系統(tǒng)改造

王 佳

（陜西省天然氣股份有限公司延安分公司 陜西延安）

一、概述

往復(fù)式壓縮機(jī)是天然氣管輸過程中必不可少的增壓設(shè)備，用于將從生產(chǎn)分離器分離出來的天然氣進(jìn)行增壓，使其達(dá)到足夠的壓力后進(jìn)入外輸集管，其廣泛應(yīng)用于各天然氣輸送場站。往復(fù)式壓縮機(jī)主要由五大系統(tǒng)和兩大機(jī)構(gòu)組成，分別為工藝氣系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、啟動氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)。往復(fù)式壓縮機(jī)屬于容積式壓縮機(jī)，是使一定容積的氣體順序地吸入和排出封閉空間提高靜壓力的壓縮機(jī)。曲軸帶動連桿，連桿帶動活塞，活塞做上下運(yùn)動。活塞運(yùn)動使氣缸內(nèi)的容積發(fā)生變化，當(dāng)活塞向下運(yùn)動的時候，汽缸容積增大，進(jìn)氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，空氣被吸進(jìn)來，完成進(jìn)氣過程；當(dāng)活塞向上運(yùn)動的時候，氣缸容積減小，出氣閥打開，進(jìn)氣閥關(guān)閉，完成壓縮過程。通常活塞上有活塞環(huán)來密封氣缸和活塞之間的間隙，氣缸內(nèi)有潤滑油潤滑活塞環(huán)。

二、故障分析及處理

壓縮機(jī)正常運(yùn)行時，會由于慣性、摩擦、氣流脈動等而產(chǎn)生相對作用力，造成機(jī)組振動加強(qiáng)。壓縮機(jī)管線的振動會使管路和附屬設(shè)備連接處松動，加速振動管道的疲勞破壞。在允許范圍內(nèi)存在某種程度的振動是正常的,但該避免管道發(fā)生劇烈振動,否則可能導(dǎo)致管道破壞。由于結(jié)構(gòu)與工況的原因,壓縮機(jī)管線的壓力脈動始終存在，管路和外圍附屬設(shè)備長期在振動中運(yùn)行，常會出現(xiàn)很多故障。

某天然氣壓氣站安裝有 4RDSA-1/G3606LE、4RDSB-1/G3606LE型壓縮機(jī)，通過長期運(yùn)行，輸氣系統(tǒng)多次出現(xiàn)控制及機(jī)械方面故障，具體表現(xiàn)如下。

1.加載閥改造

壓縮機(jī)組進(jìn)氣加載閥屬兩位控制的軌道球閥或球閥。軌道球閥和閘閥是同屬一個類型的閥門，區(qū)別在它的關(guān)閉件是個球體，球體繞閥體中心線作旋轉(zhuǎn)來達(dá)到開啟、關(guān)閉的一種閥門，在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質(zhì)的流動方向。軌道球閥多次開關(guān)后，閥桿的導(dǎo)向槽易造成損壞。同時使用兩位控制球閥對機(jī)組進(jìn)行加載，由于球閥關(guān)閉速度過快，造成加載過程發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速波動大，易使發(fā)動機(jī)憋停，加載成功率約為80%，不僅對壓縮機(jī)組的正常運(yùn)行造成很大的危害，而且影響了場站的輸氣任務(wù)。

經(jīng)過技術(shù)組探討研究后，將進(jìn)氣的兩位電控氣動軌道球閥、2臺臨時使用的手動閘閥、2臺兩位電控氣動浮動球閥更換為上海耐萊斯自動模擬調(diào)節(jié)閥，公稱通徑及壓力等級均與之前相同，同時對控制線路及氣源管線進(jìn)行相應(yīng)的配置，控制程序及操作面板進(jìn)行改造，使機(jī)組加載過程緩慢平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)了100%加載成功率。

2.工藝氣管道無進(jìn)氣旁通閥的改造

壓縮機(jī)組工藝氣進(jìn)氣管道上設(shè)置有兩道閥門，第一道為閘閥，第二道為電控氣動閥。當(dāng)機(jī)組啟機(jī)時按照操作規(guī)程，需先人為確認(rèn)閘閥處于關(guān)閉狀態(tài)、電控氣動閥處于開啟狀態(tài)，然后緩慢手動打開閘閥向機(jī)組進(jìn)氣約0.5 MPa后關(guān)閉閘閥。當(dāng)機(jī)組啟機(jī)后還需手動重新全開進(jìn)氣閘閥，機(jī)組停機(jī)后又需關(guān)閉該閘閥。如果按照目前的啟、停機(jī)順序操作時，由于進(jìn)氣閘閥通徑為DN250，開關(guān)一次需至少2名員工同時操作才能完成。當(dāng)機(jī)組啟機(jī)后，如果全開進(jìn)氣閘閥時操作過快會因氣流沖擊造成機(jī)組停機(jī)。此外頻繁的開關(guān)閘閥也容易引起閥門沖刷出現(xiàn)內(nèi)漏，無法起到密封作用。經(jīng)過研究后對壓縮機(jī)工藝氣系統(tǒng)進(jìn)氣閥均增加上海耐萊斯DN25、PN6.3電控氣動旁通閥，同時對閥門管線、控制線路及氣源管線進(jìn)行相應(yīng)的配置，控制程序及操作面板進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了旁通進(jìn)氣啟機(jī)，不僅減輕了啟機(jī)過程的勞動強(qiáng)度，避免了對閘閥的沖刷損壞，而且提高了啟機(jī)的自動化程度，確保了100%的啟機(jī)成功率。

3.溫度變送器改造

壓縮機(jī)組溫度檢測元件為一體式溫度變送器，一體化溫度變送器就是將熱電偶或熱電阻傳感器被測溫度轉(zhuǎn)換成電信號，再將該信號送入變送器的輸入網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包含調(diào)零和熱電偶補(bǔ)償?shù)认嚓P(guān)電路。經(jīng)調(diào)零后的信號輸入到運(yùn)算放大器進(jìn)行信號放大，放大的信號一路經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換器計(jì)算處理后以4～20 mA直流電流輸出；另一路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器處理后到表頭顯示。溫度變送器安裝部位由于振動原因很容易造成元件損壞，若無法及時發(fā)現(xiàn)和更換，會嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的上傳，誤導(dǎo)現(xiàn)場操作人員，有可能造成壓縮機(jī)組的零部件損壞，影響機(jī)組安全平穩(wěn)運(yùn)行。

經(jīng)過對市場上的溫度變送器的種類分析后，確定了中航威斯特SBWZTB-PT100軟連接溫度傳感器。將壓氣站所有機(jī)組溫度變送器更換為中航威斯特SBWZTB-PT100軟連接溫度傳感器。通過減少一體化溫度變送器現(xiàn)場變送的中間環(huán)節(jié)，從而避免了因現(xiàn)場振動而產(chǎn)生的變送器損壞故障，較大程度降低了溫度變送器故障率。

4.機(jī)組安全閥及排氣放空管道網(wǎng)改造

安全閥是一種安全保護(hù)用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高，超過規(guī)定值時自動開啟，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。冬運(yùn)期間，該類機(jī)組因機(jī)械振動，多次出現(xiàn)安全閥與排氣管道處連接法蘭根部裂紋及排氣管道放空閥與排氣管道處連接法蘭根部裂紋事件，直接影響到機(jī)組安全平穩(wěn)運(yùn)行及向下游安全平穩(wěn)輸氣工作。

由于安全閥及排氣管道放空閥均處于壓縮機(jī)組排氣管道處（排氣洗滌罐與排氣緩沖罐之間，且設(shè)置在發(fā)動機(jī)附近）,該類機(jī)組均在此位置處振動較大，后經(jīng)對機(jī)組的振動數(shù)據(jù)的檢測分析，發(fā)現(xiàn)在機(jī)組排氣洗滌罐與壓縮機(jī)排氣止回閥之間管段振動較小，且符合安全閥及放空閥的裝置要求，將安全閥移裝此位置，并對安全閥進(jìn)口管線采用筋板做十字支撐進(jìn)行加固，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況可以考慮在安全閥頂部安裝斜撐，以進(jìn)一步降低振動對安全閥的影響。通過此次改造，成功避免了該類機(jī)組因機(jī)械振動出現(xiàn)安全閥與排氣管道處連接法蘭根部裂紋及排氣管道放空閥與排氣管道處連接法蘭根部裂紋事件。

三、結(jié)束語

通過對壓縮機(jī)組以上相關(guān)設(shè)備的改造，及控制系統(tǒng)啟機(jī)邏輯及數(shù)據(jù)采集程序的修改完善，圓滿實(shí)現(xiàn)了機(jī)組操作安全便捷、運(yùn)行安全可靠的預(yù)期目標(biāo)，從而進(jìn)一步保障了長輸管道安全平穩(wěn)輸氣工作。