對石油生產(chǎn)中透平離心壓縮機故障的分析診斷

彭宏達(dá)(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

石油生產(chǎn)當(dāng)中的透平離心壓縮機的有效應(yīng)用，能夠大幅度促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升，尤其在我國現(xiàn)代石油化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營發(fā)展期間，生產(chǎn)規(guī)模在逐漸擴大，石油生產(chǎn)量越來越多，對透平離心壓縮機運行質(zhì)量要求也就越高，因而如何能夠保障透平離心壓縮機長期維持穩(wěn)定、安全以及高效的狀態(tài)，就成為石油生產(chǎn)企業(yè)需要重視的關(guān)鍵問題，對透平離心壓縮機故障進(jìn)行科學(xué)診斷非常重要。

1 石油生產(chǎn)中透平離心壓縮機結(jié)構(gòu)組成和運行原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成分析

透平離心壓縮機的結(jié)構(gòu)組成比較簡單，而且各個零件裝置之間連接都比較緊密，透平離心壓縮機結(jié)構(gòu)組成當(dāng)中從宏觀角度可以分為兩個結(jié)構(gòu)，分別是定子結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。下面對結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行具體分析。

1.1.1 定子結(jié)構(gòu)

在定子結(jié)構(gòu)當(dāng)中，還包括多樣化的零件結(jié)構(gòu)，如隔板結(jié)構(gòu)、軸承結(jié)構(gòu)以及密封結(jié)構(gòu)等等，在隔板當(dāng)中還有回流器、擴壓器等零件。在定子結(jié)構(gòu)當(dāng)中，機殼材質(zhì)有鑄鋼、鑄鐵兩種，現(xiàn)代石油企業(yè)應(yīng)用的壓縮機機殼材質(zhì)都是碳鋼型，能夠滿足石油生產(chǎn)的壓力要求，不會受介質(zhì)的不良影響。而隔板結(jié)構(gòu)是負(fù)責(zé)將葉輪進(jìn)行分隔，形成具備連續(xù)特點的流道結(jié)構(gòu)，隔板之間的相鄰面作為擴壓器運行的通道，以此將動能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成壓力能。密封結(jié)構(gòu)分為級間密封和軸端密封兩個部分，其中級間密封能夠讓壓縮機在運行的過程中對各級的氣體回流情況進(jìn)行控制，保證氣流運行正常和穩(wěn)定，軸端密封結(jié)構(gòu)類型比較多，可以根據(jù)設(shè)備應(yīng)用要求進(jìn)行合理選擇，如碳環(huán)密封就是比較常用的類型。軸承結(jié)構(gòu)當(dāng)中，有負(fù)責(zé)提供支撐力的軸承，也有負(fù)責(zé)提供推力的軸承，支撐軸承承載能力比較強，能夠讓轉(zhuǎn)子與氣缸轉(zhuǎn)動運行持續(xù)保持可靠、穩(wěn)定的狀態(tài)，推力軸承主要就是負(fù)責(zé)消化轉(zhuǎn)子運行產(chǎn)生的殘余軸向力，讓轉(zhuǎn)子的軸向運行能夠保持規(guī)范狀態(tài)。

1.1.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

壓縮機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)當(dāng)中同樣包含多樣化的零件，各個零件之間協(xié)調(diào)銜接運行，讓轉(zhuǎn)子運行保持良好的狀態(tài)，包括葉輪、平衡盤、主軸、聯(lián)軸器等都是主要組成零件。其中主軸在轉(zhuǎn)子運行當(dāng)中是負(fù)責(zé)功率的傳遞，保證轉(zhuǎn)子機械強度達(dá)到石油生產(chǎn)要求；葉輪裝置的種類比較多，不同規(guī)格類型的葉輪運行的狀態(tài)具有差異性，其中閉式葉輪在石油企業(yè)使用的透平離心壓縮機當(dāng)中比較常用，這種葉輪裝置能夠與軸進(jìn)行過盈配合，葉輪在轉(zhuǎn)子讓中是負(fù)責(zé)對介質(zhì)氣做功；軸套裝置與主軸進(jìn)行緊密的連接，能夠?qū)⑷~輪固定到相應(yīng)要求的位置上，同時能夠保護主軸，避免不良外力和因素對主軸造成損害，也能夠引導(dǎo)氣流，強化轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性；轉(zhuǎn)子當(dāng)中的平衡盤零件，是負(fù)責(zé)將轉(zhuǎn)子軸向力的影響作用進(jìn)行控制，讓轉(zhuǎn)子所有零件結(jié)構(gòu)都能夠保持平衡與穩(wěn)定的狀態(tài)，在壓縮機運行期間平衡盤兩側(cè)都會有不同的氣體，氣體壓力不同就會形成壓力差，平衡盤利用壓力差來調(diào)控轉(zhuǎn)子軸向力相關(guān)的零件；在平衡盤的運行下轉(zhuǎn)子軸向力能夠被消耗掉一部分，剩余的另一部分將由推力盤進(jìn)行承受消化；聯(lián)軸器裝置主要是負(fù)責(zé)將原動機轉(zhuǎn)子與壓縮機轉(zhuǎn)子進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)，通過連接形成完整的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)功率和扭矩的傳遞，在眾多類型的聯(lián)軸器當(dāng)中，膜片聯(lián)軸器的運行性能和功能水平比較優(yōu)良，在石油生產(chǎn)使用的透平離心壓縮機當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛[1]。

1.2 運行原理分析

透平離心壓縮機在石油生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用非常廣泛，如今，石油生產(chǎn)量大幅度提升，而壓縮機的輸氣量規(guī)模非常大，整體運行速度非常快，在生產(chǎn)運行的過程中能夠?qū)橘|(zhì)氣無油壓縮，在石油生產(chǎn)當(dāng)中發(fā)揮著重要的作用。透平離心壓縮機在工作當(dāng)中，葉輪會以非常快的速度旋轉(zhuǎn)，就會產(chǎn)生離心作用力，介質(zhì)氣在這種狀態(tài)下通過葉輪，能夠快速的提升壓力，氣體運行的速度也會大幅度提升，原動機的機械能就會發(fā)生轉(zhuǎn)變，形成氣體靜壓能與動能。之后氣體會流動傳輸?shù)綌U壓器，在擴壓器當(dāng)中氣體運行的截流面積會顯著增大，通道當(dāng)中前端的氣流速度逐漸變慢，后端的氣體是持續(xù)朝前涌進(jìn)，以此將氣體動能轉(zhuǎn)變成靜壓能，從而達(dá)到增壓的效果。

2 石油生產(chǎn)中透平離心壓縮機故障診斷分析

2.1 壓縮機支撐軸的溫度水平偏高

支撐軸的溫度高于正常水平時，導(dǎo)致這一情況發(fā)生的原因有很多，需要進(jìn)行逐一排查。檢查軸瓦的間隙情況，間隙小于正常值時會提高溫度，這時需要將間隙調(diào)整到正常狀態(tài)。檢查瓦塊表面的巴氏合金材質(zhì)狀態(tài)是否存在損壞問題，如果損壞需要重新澆筑處理。檢查軸瓦結(jié)構(gòu)設(shè)計運行負(fù)荷狀態(tài)是否合理、正常，若是不良，需要對軸瓦設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。在實際壓縮機運行的期間振動會持續(xù)對軸瓦進(jìn)行消耗，軸瓦的損耗速率就會比較快，針對這一點需要對震動問題進(jìn)行有效的解決，讓軸系運行能夠保持良好的穩(wěn)定狀態(tài)。

還有若是壓縮機支撐軸所使用的潤滑油當(dāng)中有多余的水分或者雜質(zhì)存在，那么支撐軸的摩擦結(jié)構(gòu)之間的摩擦效果就會受到不良的影響，因而在使用潤滑油期間需要對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行定期檢驗，如果質(zhì)量不良時要更換其他質(zhì)量好的潤滑油，并將產(chǎn)生不良損壞的軸瓦拆卸下來進(jìn)行檢查，對軸承箱和軸瓦等結(jié)構(gòu)進(jìn)行清潔處理。如果支撐軸結(jié)構(gòu)當(dāng)中溫度超標(biāo)的部位是在進(jìn)油裝置區(qū)域，就需要將冷卻水的開口加大。而如果是進(jìn)油口的壓力低于正常值，導(dǎo)致進(jìn)油量比較少的情況下，就需要提高進(jìn)油的壓力值，并檢查和清理軸承座的進(jìn)油通道，可以對軸瓦進(jìn)油的孔徑值進(jìn)行增大處理，還可以刮瓦塊進(jìn)油側(cè)油楔，讓油楔的深度和寬度能夠得以提升，這樣瓦塊進(jìn)油量就能夠有效的增多。

另外，石油回路的運行不暢通的情況下，會讓大量的熱量聚集無法排出消散，這時需要對軸承箱溢流孔和石油回路運輸管道進(jìn)行檢查，觀察有無堵塞的情況。再檢查油箱排放風(fēng)機裝置運行狀態(tài)是否存在不良問題，同時要對測溫線進(jìn)行檢查，如果出現(xiàn)松動或者損壞的情況，也會引發(fā)石油回路溫度過高，要對測溫線的連接和阻值進(jìn)行檢查，中控室的儀表卡件也需要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，不能放過任何可以誘發(fā)故障的細(xì)節(jié)。

2.2 壓縮機推力軸承運行溫度過大

推力軸承運行的溫度超出標(biāo)準(zhǔn)值時，要對進(jìn)油的壓力值和進(jìn)油量水平進(jìn)行檢查，如果都沒有保持正常的狀態(tài)，就要對進(jìn)油的壓力進(jìn)行合理的調(diào)整，還要對軸承座的進(jìn)油通道進(jìn)行清潔處理，也可以通過增加軸瓦僅有孔徑大小進(jìn)行擴增處理，或者刮瓦塊進(jìn)油側(cè)油楔，讓進(jìn)油量更加充足。如果進(jìn)油區(qū)域的溫度比較高，那么要增加冷卻水的進(jìn)入量，保證潤滑油應(yīng)用產(chǎn)品符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。要重點對推力軸承安裝情況進(jìn)行檢查，安裝方式存在錯誤或者推力盤安裝程度不到位的情況下，就會導(dǎo)致溫度劇增，要將推力軸拆卸下來，檢查水準(zhǔn)快之間運行的狀態(tài)是否存在卡滯的情況，卡滯會抑制瓦塊擺動效果，通過調(diào)節(jié)水準(zhǔn)快讓瓦塊的擺動保持良好的靈活性，同時對推力盤的安裝情況進(jìn)行檢查和調(diào)整[2]。

檢查推力軸結(jié)構(gòu)的軸向力情況，如果偏大，要對裝置的工藝參數(shù)進(jìn)行合理的調(diào)整，讓軸向力降低下去，要對軸向力設(shè)計偏差進(jìn)行核實計算，根據(jù)核算結(jié)果的實際情況，可以擴大平衡盤，或者可以將平衡盤的密封結(jié)構(gòu)替換成新的。對支撐軸的密封結(jié)構(gòu)運行狀態(tài)進(jìn)行檢查，將密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行解體，如果存在失磨損和失效的情況，要結(jié)合實際情況將間隙超差進(jìn)行更換，對于損壞的密封結(jié)構(gòu)直接更換新的。重點檢查上下相鄰的隔板中間分面區(qū)域的密封膠結(jié)構(gòu)，如果密封的效果無法達(dá)到理想要求，更換新的。另外，檢查平衡管運行順暢情況，如果存在堵塞的情況，平衡盤運行期間負(fù)壓腔當(dāng)中的壓力無法快速有效的排除，平衡盤運行的功能效果就會受損，要對堵塞問題進(jìn)行及時的解決。

2.3 軸位移程度較大

當(dāng)發(fā)生軸位移的程度比較大的情況，一般都是由于壓縮機裝置存在喘振的情況，喘振會讓進(jìn)油口與出油口區(qū)域的壓力值產(chǎn)生較大的波動，轉(zhuǎn)子軸向運動的穩(wěn)定性就無法保持，因而要在壓縮機裝置運行生產(chǎn)期間對喘振進(jìn)行防控。對軸裝置的負(fù)荷進(jìn)行測量，如果負(fù)荷超出標(biāo)準(zhǔn)值，證明各個結(jié)構(gòu)運行期間壓力水平?jīng)]有控制在規(guī)范水平，要對裝置運行工藝進(jìn)行合理調(diào)控，強化裝置結(jié)構(gòu)運行穩(wěn)定性。對密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，如果存在問題要及時更換新的密封結(jié)構(gòu)。如果出現(xiàn)位移盤跳動幅度過大的情況，要對位移盤進(jìn)行合理的加工和調(diào)整。

針對軸位移零位不精準(zhǔn)或者儀表工作存在不良問題，要對零位進(jìn)行檢查和調(diào)整，對儀表的線路進(jìn)行檢修。另外，在裝置生產(chǎn)運行期間，軸振動幅度超出標(biāo)準(zhǔn)問題的誘發(fā)原因比較多，軸瓦間隙超差、對中存在偏差、油膜激蕩、轉(zhuǎn)子運行失衡、喘振、氣體激蕩震動、管道應(yīng)力引發(fā)震動、裝置內(nèi)部有雜質(zhì)、儀表工作故障等，都會導(dǎo)致裝置運行期間軸震動的效果加劇，這對壓縮機裝置使用壽命有不良的影響，要對誘發(fā)原因進(jìn)行明確，從而采取針對性措施進(jìn)行改善[3]。

3 結(jié)語

在石油生產(chǎn)當(dāng)中透平離心壓縮機運行的穩(wěn)定性與可靠性，對于石油生產(chǎn)質(zhì)量和速率都有直接的影響，而在以往透平離心壓縮機實際生產(chǎn)運行的過程中故障的產(chǎn)生在所難免，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的故障診斷，及時的對故障進(jìn)行排除解決，才能保證石油生產(chǎn)不受到較大的不良影響。