神木處理廠天然氣壓縮機(jī)組運(yùn)行效果評(píng)價(jià)

占 賽，孟鳳鳴，高小鍵，趙彥女，錢(qián) 凱，南 春，盧 靜

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

神木處理廠天然氣壓縮機(jī)組運(yùn)行效果評(píng)價(jià)

占 賽，孟鳳鳴，高小鍵，趙彥女，錢(qián) 凱，南 春，盧 靜

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

本文結(jié)合神木處理廠天然氣壓縮機(jī)兩年多來(lái)的運(yùn)行實(shí)際情況，對(duì)天然氣壓縮機(jī)各系統(tǒng)，常見(jiàn)故障處理及維護(hù)保養(yǎng)、Ariel Performance分析軟件的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

天然氣壓縮機(jī)；故障維護(hù)；運(yùn)行效果探索

天然氣壓縮機(jī)組是神木天然氣處理廠的關(guān)鍵設(shè)備之一，置于工藝流程的心臟，其運(yùn)行正常與否，將直接影響神木天然氣處理廠乃至整個(gè)神木氣田的安全平穩(wěn)生產(chǎn)。神木處理廠設(shè)計(jì)3臺(tái)處理能力為292×104m3/d的天然氣壓縮機(jī)，其對(duì)神木氣田天然氣順利輸送至榆林第二末站起著至關(guān)重要的作用。排氣閥打開(kāi)，進(jìn)氣閥門(mén)關(guān)閉，活塞的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)將氣缸內(nèi)的廢氣排出氣缸；吸氣沖程：此時(shí)氣缸的進(jìn)氣閥門(mén)打開(kāi)，排氣閥門(mén)關(guān)閉，隨著活塞向右運(yùn)行將天然氣和空氣的混合氣體吸入氣缸。活塞完成整個(gè)做功的循環(huán)，其工作原理（見(jiàn)圖1）。

1 天然氣壓縮機(jī)概況

神木處理廠設(shè)置天然氣壓縮機(jī)組型號(hào)為Ariel往復(fù)式壓縮機(jī)，配套卡特彼勒G3616型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。工作流程是將集氣區(qū)來(lái)天然氣，經(jīng)進(jìn)氣洗滌罐、壓縮缸、蒸發(fā)式冷凝器、出氣洗滌罐后，輸至脫油脫水裝置。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理示意圖

2 天然氣壓縮機(jī)組運(yùn)行效果分析

2.1 天然氣壓縮機(jī)組組成

天然氣壓縮機(jī)由八大系統(tǒng)組成，分別是主氣路系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、啟動(dòng)氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、自控系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。

2.2 天然氣壓縮機(jī)組工作原理

2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理 天然氣壓縮機(jī)組采用四沖程天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程為四個(gè)沖程，壓縮沖程：氣缸的進(jìn)排氣閥門(mén)關(guān)閉，活塞向左運(yùn)行，天然氣和空氣的混合氣體被壓縮；做功沖程：當(dāng)活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)時(shí)，火花塞點(diǎn)火，天然氣與空氣的混合氣體燃燒后，推動(dòng)活塞對(duì)外界做功；排氣沖程：做功結(jié)束后，氣缸的

圖2 壓縮機(jī)工作原理示意圖

2.2.2 壓縮機(jī)工作原理 壓縮機(jī)為往復(fù)活塞式單級(jí)雙作用的壓縮機(jī)，其工作原理（見(jiàn)圖2）。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)連軸器帶動(dòng)壓縮機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓縮機(jī)曲軸通過(guò)連桿、十字頭、活塞桿帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮的工作循環(huán)。當(dāng)活塞由外止點(diǎn)向內(nèi)止點(diǎn)（曲軸端）運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸容積增大，壓力減小，當(dāng)其壓力低于工藝氣進(jìn)氣壓力時(shí)，進(jìn)氣閥打開(kāi)進(jìn)氣，而實(shí)現(xiàn)氣缸的吸氣過(guò)程，當(dāng)活塞到達(dá)內(nèi)止點(diǎn)時(shí)，吸氣過(guò)程結(jié)束。在曲軸的帶動(dòng)下，活塞在向外止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，氣缸容積減小，當(dāng)壓力大于工藝氣排氣壓力時(shí)，排氣閥打開(kāi)排氣，而實(shí)現(xiàn)氣缸的壓縮排氣過(guò)程。

2.3 常見(jiàn)故障分析處理

天然氣壓縮機(jī)組常見(jiàn)的典型故障主要分為自控系統(tǒng)故障、機(jī)械系統(tǒng)故障、工藝系統(tǒng)故障、潤(rùn)滑系統(tǒng)故障以及其他故障。

2.3.1 自控故障及分析處理 因自控問(wèn)題產(chǎn)生的故障占總故障比率的40%。其中機(jī)組振動(dòng)導(dǎo)致各類傳感器線束松動(dòng)、老化、破損斷裂是壓縮機(jī)組投運(yùn)初期常見(jiàn)問(wèn)題。起初對(duì)策是將傳感器線束進(jìn)行重新緊固、包裹絕緣皮或直接更換新傳感器，并且在管理上要求將傳感器線束狀態(tài)檢查列入日常巡檢，但效果均不理想，之后通過(guò)將線束由螺帽壓緊的緊固方式改為卡箍式緊固方式，徹底解決了此類問(wèn)題；另外，傳感器線束磨損短路故障，可用絕緣膠帶重新纏繞，并用耐高溫防爆膠泥固定粘牢，防止線束隨機(jī)組共振磨損，另外，傳感器線束磨損短路故障，可用絕緣膠帶重新纏繞，并用耐高溫防爆膠泥固定粘牢，防止線束隨機(jī)組共振磨損。

2.3.2 機(jī)械故障及分析處理 因機(jī)械問(wèn)題產(chǎn)生的故障占總故障比率的21%。其中因機(jī)組振動(dòng)導(dǎo)致的法蘭斷裂、管路連接處滲漏等問(wèn)題較不可控，當(dāng)然也存在部件材質(zhì)不良的因素，可以通過(guò)配件加工及時(shí)更換處理；廢氣門(mén)挺桿破損變形是由于機(jī)組未設(shè)計(jì)潤(rùn)滑點(diǎn)，屬于設(shè)計(jì)缺陷，只能人工定期涂抹黃油進(jìn)行潤(rùn)滑保護(hù)。

2.3.3 工藝故障及分析處理 因工藝問(wèn)題產(chǎn)生的故障同樣占總故障比率的21%。由于氣田投產(chǎn)初期氣量較少，為保障上游產(chǎn)能發(fā)揮，需同時(shí)啟運(yùn)兩臺(tái)天然氣壓縮機(jī)組運(yùn)行，單臺(tái)天然氣壓縮機(jī)負(fù)荷不足50%，長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，壓縮比升高，繼而造成壓縮氣缸排氣溫度過(guò)高，持續(xù)高排溫直接或間接導(dǎo)致的傳感器短路、進(jìn)排氣閥損壞以及排溫模塊失靈等問(wèn)題尤為突出，后經(jīng)討論研究后改為單臺(tái)機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行模式。單臺(tái)機(jī)組中高負(fù)荷運(yùn)行后，排溫從最高時(shí)的103℃降為85℃，有效解決了此類排溫高產(chǎn)生的系列問(wèn)題。

2.3.4 潤(rùn)滑故障及分析處理 因潤(rùn)滑問(wèn)題產(chǎn)生的故障較少。主要由于受冬季低氣溫影響，潤(rùn)滑油黏度上升，造成潤(rùn)滑油路堵塞導(dǎo)致補(bǔ)油不及時(shí)的問(wèn)題。此類問(wèn)題可通過(guò)增加電伴熱覆蓋密度并適當(dāng)調(diào)高電伴熱溫度解決；潤(rùn)滑油的存儲(chǔ)不當(dāng)也會(huì)造成機(jī)組潤(rùn)滑出現(xiàn)問(wèn)題，因油品進(jìn)水導(dǎo)致機(jī)組補(bǔ)油過(guò)程中產(chǎn)生泡沫。

2.3.5 其他故障及分析處理 因其他問(wèn)題產(chǎn)生的故障較少。其中因絲扣不匹配導(dǎo)致固定點(diǎn)太淺，且硬管材質(zhì)過(guò)薄、韌性不夠，長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)造成疲勞斷裂，防凍液泄漏故障。通過(guò)加工英制匹配絲扣，加深絲扣固定點(diǎn)，同時(shí)加厚硬管材質(zhì)，要求采用韌性較高的鋼材，并將中冷器進(jìn)水硬管改為軟連接方式，可從根本上避免長(zhǎng)期振動(dòng)疲勞斷裂。

2.4 天然氣壓縮機(jī)在各種工況下，負(fù)載、排氣溫度以及流量的變化情況

運(yùn)用往復(fù)式壓縮機(jī)分析軟件Ariel Performance模擬不同參數(shù)條件下的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，研究并明確參數(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響方式和影響程度。

2.4.1 天然氣壓縮機(jī)在不同的溫度 不同的壓縮比情況下，排溫及負(fù)荷的變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖3）（出口壓力設(shè)定為4.7 MPa時(shí)進(jìn)行研究）。

結(jié)論是在出口壓力一定時(shí)，負(fù)荷受到進(jìn)口溫度的影響很小，負(fù)荷隨著壓縮比的增加而減小，排氣溫度會(huì)隨著壓縮比及進(jìn)口溫度的增加呈現(xiàn)出比較明顯的上升趨勢(shì)。

2.4.2 天然氣壓縮機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速 不同的余隙情況下，流量及負(fù)荷的變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖4）（出口壓力設(shè)定為4.7 MPa，壓縮比設(shè)定為2.5進(jìn)行研究）。

結(jié)論是在出口壓力及壓縮比一定時(shí)，負(fù)荷受轉(zhuǎn)速的影響很小，負(fù)荷隨著余隙的增大而減小，流量會(huì)隨著余隙的增大而減小、隨著轉(zhuǎn)速的提高而增大。

圖3 不同溫度下天然氣排溫及負(fù)荷變化趨勢(shì)圖

圖4 不同轉(zhuǎn)速下天然氣排溫及負(fù)荷變化趨勢(shì)圖

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)天然氣壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中各系統(tǒng)的工作原理，故障的排查維修保養(yǎng)以及通過(guò)軟件分析天然氣壓縮機(jī)在各種工況下，負(fù)載、排氣溫度以及流量的變化情況對(duì)天然氣壓縮機(jī)組進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，希望對(duì)從事此項(xiàng)工作同僚的學(xué)習(xí)工作有所幫助。油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014，（5）：205.

［1］ 楊曉輝.關(guān)于天然氣壓縮機(jī)管理與維護(hù)的研究［J］.中國(guó)石

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TE964

A

1673-5285（2017）07-0072-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.016

2017－06-05