天然氣壓縮機故障分析及安全運行措施

陳文華 高莫狄 蘭子龍

關鍵詞：天然氣、壓縮機、事故分析、安全防范

1燃氣壓縮機常見故障問題以及處理

1.1壓縮機組干氣密封失效故障

壓縮機干氣密封動環端面開有氣體槽，氣體槽深度僅有幾微米，端面間必須有潔凈的氣體，以保證在兩個端面之間形成一個穩定的氣膜使密封端面完全分離。氣膜厚度一般為幾微米，這個穩定的氣膜可以使密封端面間保持一定的密封間隙，間隙太大密封效果差，而間隙太小會使密封面發生接觸，產生的摩擦熱能使密封面燒壞而失效。氣體介質通過密封間隙時靠節流和阻塞的作用而被減壓，從而實現氣體介質的密封。幾微米的密封間隙會使氣體的泄漏率保持最小，動環密封面分為外區域和內區域，氣體進入密封間隙的外區域有空氣動壓槽，這些槽壓縮進來的氣體。密封間隙內的壓力增加將形成一個不被破壞的穩定氣膜。穩定的氣膜是由密封墻的節流效應和所開動壓槽的泵效應得到的。密封面的內區域是平面，靠它的節流效應限制了泄漏量。如圖1干氣密封內部結構圖：

1.1.1密封氣的雜質造成的故障

雜質是導致干氣密封失效的主要原因之一，干氣密封旋轉結合環，配合環與主環之間的氣體槽深度約3微米左右。當固體或液體進入配合環與主環之間的氣體槽極可能引起密封性能的下降，最后導致密封失效。存在于氣體槽內的固體或液體雜質會使配合環和主環之間剪應力的升高。導致密封部件過熱，從而使干氣密封密封失效。干氣密封旋轉結合環，如圖2。

密封氣來源于壓縮機出口管線工藝氣或壓縮機出口管線經增壓撬增壓后的氣源，若氣質不潔凈或溫度較低均會差生雜質，含雜質的密封氣直接接觸密封環面，存在于工藝氣中的雜質就會破壞干氣密封，導致壓縮機損壞。因此，在工藝密封氣進入壓縮機前，需對密封氣進行二次過濾（即前置過濾器和后置過濾器）、加熱，確保密封氣潔凈。

1.1.2軸承潤滑油的雜質造成的故障

壓縮機干氣密封外側要有第三方隔離密封氣源，其密封位于干氣密封腔體壓縮機軸承座區域之間。隔離密封中通入的緩沖氣通常是壓縮空氣或氮氣。隔離密封的主要作用是阻止軸承滑油或者油霧進入干氣密封。一旦隔離密封失效后，軸承潤滑油的雜質就會進入干氣密封，造成干氣密封損壞，導致壓縮機故障。根據壓縮機干氣密封隔離密封氣所需壓力，確保密封氣壓力供給穩定，且潔凈。

1.2壓縮機組喘振導致壓縮機故障

1.2.1壓縮機組喘振形成的原因

喘振是透平式壓縮機（也叫葉片式壓縮機）在流量減少到一定程度時所發生的一種非正常工況下的振動。在機組起動、停機都要通過低轉速區。此時經過壓縮機的天然氣流量低于臨界流量，會發生稱之為喘振的氣流不穩定現象。喘振是發生在壓縮機流動氣體中的氣流振蕩，會引發壓縮機劇烈的機械振動，特別容易造成壓縮機的軸端干氣密封裝置和軸承的破壞。壓縮機在低轉速區喘振的原因是在壓縮機進口流量低于臨界值，氣流攻角過大，造成葉輪中氣流分離。

1.2.2喘振的預防

壓縮機喘振的危害性大，因此離心式壓縮機不能在喘振區域或者接近喘振狀態下運行。理論上來說，可以采用從出口放空一部分天然氣，來調整進入壓縮機的天然氣流量來避免喘振。然而為防止壓縮機喘振而直接將天然氣從壓縮機出口排入大氣不但危險而且造成資源浪費，所以一般設計有壓縮機組的防喘系統，在壓縮機系統的排氣段安裝防喘振調節閥，即將壓縮機出口的天然氣經過冷卻之后再引入進口，增加進口流量來防止喘振的發生，從而達到保護壓縮機的目的。

1.3壓縮機組控制系統信號跳變故障

壓縮機是輸氣管道運行的核心命脈，壓縮機控制系統是壓縮機的“大腦”。多年來壓縮機運行中，導致機組停機的原因有很多，其中一部分為信號干擾、跳變。針對歷年壓縮機信號跳變記錄排查，判斷現場接地存在不規范、不可靠、控制系統儀表接地混亂、不同批次施工接地電存在電位差等情況。致使機組控制信號不穩定，嚴重影響壓縮機組運行的穩定性。

優化接地系統，增加防反擊匯流箱實現壓縮機單個機組獨立、站控系統獨立、保護接地獨立，防止電位反串?？捎行У谋苊鈮嚎s機組控制系統信號跳變故障，確保機組運行的穩定性。

2天然氣壓縮機安全運行措施

2.1建立健全天然氣壓縮機的維護保養制度

壓縮機作為天然氣生產的重要輸氣設備，必須做好其日常的檢查和保養，并嚴格按照規范開展保養，確保壓縮機完好性。因此建立健全壓縮機管理規章制度尤為重要，其中包括壓縮機的運行管理規程、維護保養規程、日常檢查記錄、故障庫整理以及壓縮機運行管理人員崗位責任制等。加強壓縮機隱患排查，并做到舉一反三，避免天然氣壓縮機故障率的發生，提高壓縮機的運行效率。

2.2提高崗位員工的操作技能

不斷提高天然氣壓縮機管理人員的素質，通過全面系統的培訓，來提高員工的綜合素質。提高崗位員工的技術水平以及安全意識，避免壓縮機故障的發生。崗位員工培訓要有針對性、實效性和前瞻性，熟知天然氣壓縮機理論知識。加強以干代學，用實際動手來代替死板的教學;以老帶新，充分發揮來員工的能動性，帶領新員工學習的積極性和主觀能動性;理論結合實際，把壓縮機理論知識，應用到實際當中。這樣才能更好的提高崗位員工的操作技能。

2.3保證天然氣壓縮機安全運行的技術措施

對天然氣壓縮機實施安全生產管理，保證設備的完好性，及時排除壓縮機的隱患，延長壓縮機系統的使用壽命。對天然氣壓縮機定期開展維護保養，降低壓縮機故障率的發生。天然氣壓縮機啟動前、運行中以及停機后，都需要進行必要的維護、檢查、保養，以保證壓縮機能夠平穩有效的運行。

結束語

壓縮機是對氣體進行增壓的設備，天然氣壓縮機的主要功能是對天然氣進行壓縮處理，提高天然氣的輸送能力，滿足天然氣輸送需求。計劃性維護保養不僅是保障天然氣壓縮機安全平穩地運行的有效方法，而且能夠切實保證天然氣輸送的效率。

參考文獻

馮壟.淺談天然氣壓縮機系統的安全運行。《化工管理》.2015（14）：236-236。

GE/RR壓縮機組維護運行手冊。