某天然氣處理終端索拉C406壓縮機解體檢修技術總結

曾強 葉仕生

摘 要：中海石油某天然氣處理終端選用索拉透平公司Mars90燃氣輪機驅動C406壓縮機，為天然氣增壓外輸提供動力。該機組運行已超15年，智能化項目激光氣體泄漏檢測系統監測發現壓縮機端面存在泄漏。鑒于此，對泄漏原因進行現場排查分析，對壓縮機進行解體維修，以突破國外廠家技術封鎖，解決壓縮機檢修“卡脖子”技術難題，完成自主檢修和技術創新總結。

關鍵詞：燃氣透平;壓縮機;解體檢修;運行測試

中圖分類號：TE974? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）12-0080-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.12.022

0? ? 引言

索拉透平公司是全球領先的工業燃氣輪機制造商，其產品在全球范圍的石油、天然氣及發電項目的開發中扮演著重要角色。中海石油某天然氣處理終端選用索拉透平公司Mars90燃氣輪機驅動C406壓縮機[1]，為天然氣增壓外輸提供動力。C406壓縮機為筒式壓縮機，索拉型號為C4066TEA-0287，壓縮機轉速13 000 r/min，六級壓縮，入口壓力3.5 MPa，出口壓力7 MPa，天然氣外輸量460萬m3/d。壓縮機高壓側、低壓側均采用干氣密封、輔助緩沖氣密封的密封形式。

1? ? 壓縮機故障背景

該終端索拉壓縮機已運行超15年，智能化項目激光氣體泄漏檢測系統投用，監測發現兩臺壓縮機高壓側端面密封存在天然氣泄漏。使用手持式紅外測漏儀測得天然氣泄漏濃度最大為11 270 ppm*m，使用傳統便攜式探測儀檢測端蓋處可燃氣體濃度為90%LEL。干氣外輸壓縮機是終端的核心設施，設備故障不僅會直接影響生產，天然氣泄漏量繼續增大的話，還可能會引起火災爆炸，造成災難性事故。因此，公司將其列入重點隱患進行跟蹤解決。

經與索拉美國溝通，廠家給出了4種維修方案，但考慮到國際疫情形勢的影響和現場安全生產的需求，最終雙方沒有就維修方案達成一致意見。廠家以技術保密為由，拒絕向現場提供維修方案和技術支持，強調必須由授權的廠家工程師進行維修。為推進關鍵機組自主檢修、強化“卡脖子”技術攻關，公司決定開展自主解體檢修，突破國外技術封鎖。

2? ? 故障分析診斷

2.1? ? C406壓縮機端蓋泄漏故障分析

公司多次組織技術力量討論，剖析壓縮機完工資料[2]和結構圖紙[3]，并查閱相關筒式壓縮機參考文獻[4]。考慮到壓縮機已使用多年的實際情況，初步判斷故障原因為高壓側端蓋密封的四道靜密封老化泄漏，同時干氣密封、緩沖氣密封也存在損傷失效的可能，現場隨即下單采購維修所需備件和專用工具。

2.2? ? C406壓縮機解體檢修技術難點

（1）解體維修需要拆檢干氣密封、緩沖氣密封、壓縮機軸承、端蓋以及附屬儀器儀表，缺少廠家維修方案和技術支持;

（2）缺少裝配參數，壓縮機轉速高達13 000 r/min，出口壓力7 MPa，安裝精度很高，定位尺寸為0.01 mm量級，稍有偏差就可能造成機組損壞，但廠家拒絕提供相關裝配數據;

（3）解體壓縮機需要使用大量專用工具，但廠家未提供使用說明，現場人員需要反復摸索嘗試;

（4）壓縮機為高速旋轉機械，對中難度大，對中工藝要求極高。

3? ? 壓縮機故障維修和技術總結

3.1? ? 機組解體拆檢關鍵點

（1）拆卸連軸節：連軸節前后對齊位置做好標記，安裝黃色壓緊螺栓（注意壓縮機端的螺栓是短的，齒輪箱端的黃螺栓是長的），壓緊螺栓時要均勻上緊，有一定間隙后拆下連軸節，取出墊片。

（2）拆除振動探頭和溫度探頭：拆掉探頭底部固定法蘭，從航空插座對接處拔出，用內六角松開底座固定板，用螺栓刀撬開航空插座下部，松開鎖緊環取出航空插座，對線進行標記，使用專用工具將線分別拆除。

（3）拆卸靠背輪：先拆卸靠背輪鎖緊螺母，使用專用工具FT44518，卡住鎖緊螺母，使用扳手將非驅動端盤車位卡住，旋轉拆除靠背輪鎖緊螺母，注意壓縮機不能反向旋轉。使用專用工具FT44514套在軸上擰緊，再用中間頂絲頂出靠背輪。

（4）測量壓縮機軸向竄動：壓縮機非驅動端安裝百分表，在驅動端盤車并用力往非驅動端推，測量最大的軸向竄動，記錄數值后不要動百分表，作為后期回裝依據。

（5）拆除軸承：拆開軸承座鎖緊環螺栓，用頂絲將鎖緊環頂出，用螺栓刀將軸承座保持環取出（順序：右上左下），注意不要用力過大損壞保持環，并做好標記。安裝專用工具FT44509-1，先安裝后四根固定螺桿，將螺母套上，再安裝FT44509-1，連接FT44509-3，上方安裝吊裝葫蘆。FT44509-1內的6顆螺栓孔與軸承座螺栓孔對齊，上緊螺栓。均勻緩慢地將固定螺桿的螺母往外擰，拉出軸承座。

（6）拆卸緩沖氣密封：安裝專用工具FT44507-100，使用4顆螺栓固定。用3根長螺桿從圓盤B點拆入，對齊緩沖器密封螺栓孔并上緊，利用長螺桿緩慢均勻將緩沖器密封拔出。

（7）拆卸干氣密封：拆除軸保護套FT44505，安裝軸保護套工具FT44501。盤車對齊干氣密封內環與外環的螺栓孔，安裝干氣密封拆裝專用端蓋，干氣密封上有個定位銷，檢查確認螺栓孔已經對齊，上緊固定內六角螺栓。安裝專用工具FT44507-100，使用長螺桿將干氣密封拉出，檢查干氣密封，發現端面有輕微磨損，更換修復易損件。

（8）拆除壓縮機端蓋：拆除端蓋鎖緊環，拆除保持環并做好標記。安裝專用工具FT44510，用3根長螺桿與端蓋連接，緩慢均勻地將端蓋拉出一點，安裝吊裝工具，調整好重心，將端蓋拉出。

（9）對端蓋密封、壓縮機內部密封面進行檢查：發現端蓋四道密封明顯老化變形，無彈性余量，拆出后無法恢復到原來形狀，證實了失效推測。失效的密封如圖1所示。

3.2? ? 更換密封、回裝機組

（1）測量端蓋配合面到轉子/定子模塊組件后表面的距離N=66.64 mm，測量從排氣端蓋配合面到墊片配合面的距離M=68.44 mm，由M-N的尺寸加上0.005 in（0.127 mm）的值（68.44-66.64+0.127=1.927 mm）確定墊片的厚度，對墊片進行調整。

（2）回裝端蓋：對端蓋進行清潔，更換端蓋密封。在端蓋和壓氣機排氣端配合面噴Molycote 321，安裝專用工具FT45510，將端蓋吊起，注意定位銷與端蓋頂部對齊，使用頂絲在三點均勻推動，緩慢將端蓋推進壓縮機腔體內。

（3）回裝干氣密封：安裝干氣密封拆裝蓋板，內圈內六角螺栓松掉2～3圈，拉起放松蓋板幾次，確認彈簧動作正常，密封內部O圈沒有被卡住，保持內六角處于拆松狀態，以緩解安裝過程中軸/孔不對中現象。安裝專用工具FT44507，將圓盤固定好垂直，3根螺桿插入干氣密封端蓋，緩慢均勻地將干氣密封推入到位，推入時注意干氣密封是否有偏移。

（4）回裝緩沖氣密封：對緩沖氣密封進行清潔，更換O圈。使用專用工具FT44507，將緩沖器密封定位銷與干氣密封銷釘對齊，緩慢均勻推入。測量第三凸臺到緩沖器密封內環（127.10 mm）和外環的距離（127.16 mm），與拆卸數據對比。

（5）回裝軸承：對軸承座進行清潔，更換軸承座O圈。使用FT44509將軸承座緩慢均勻推入壓縮機殼體，注意軸承座定位槽與緩沖器定位銷對齊。到位后測量壓縮機外面到軸承端面的距離（79.43 mm），與拆卸數據對比。將軸承溫度探頭線從孔穿出，連接航空插座，連接前測量下RTD探頭阻值是否正常（阻值RAB=110.7 Ω，RCD=111.2 Ω，REF=111.5 Ω）。

（6）機組對中調整：索拉對中使用其具有自主知識產權的對中軟件，不提供給現場使用。為突破這一技術瓶頸，現場依據雙表法機械對中原理，構建數學模型，推導計算公式，并進行試驗校正，最終實現了雙表法4種模式調整值的精確計算。然后按照計算邏輯，編寫代碼，匯編成軟件，成功完成了基于雙表法的對中計算軟件開發。該軟件已經取得了國家計算機軟件著作權，證書編號：軟著登字第8165996號。齒輪箱與壓縮機對中標準如表1所示，此次對中結果如圖2所示。

3.3? ? 啟機測試

先手動盤車，機組運轉順暢，再啟動機組，怠速測試，用手持激光氣體檢測儀進行檢測，壓縮機充壓到2.5 MPa時，未發現天然氣泄漏。

怠速運行穩定后，開始逐步加壓持續監控，怠速狀態下出口壓力為3.4 MPa時，檢測未發現天然氣泄漏。逐步加載到出口壓力6.38 MPa，使用激光檢測儀測量端蓋，未發現天然氣泄漏，且機組各項運行參數正常，壓縮機解體維修取得一次性成功。

4? ? 結語

面對國外廠家技術封鎖，公司組織技術力量開展自主攻關，歷時半個月順利完成壓縮機端蓋密封解體檢修作業。通過排查發現端蓋密封老化失效、干氣密封輕微損傷，并進行了修復更換，排除設備隱患的同時，一舉解決國外壓縮機檢修“卡脖子”技術難題，為推動壓縮機本地化維修奠定了基礎，大大提升了公司自主檢修能力，為后續此類檢維修作業鍛煉了隊伍，積累了經驗，也為其他“卡脖子”工程的技術攻關指明了方向。

[參考文獻]

[1] Solar Mars 90 Gas Turbine-Driven Compressor Set Maintenance Instruction[Z].

[2] Solar Mars 90 Gas Turbine-Driven Compressor Set Illustrated Parts List[Z].

[3] Solar Mars 90 Gas Turbine-Driven Compressor Set Electric Schematic[Z].

[4] 靳兆文.壓縮機運行與維修實用技術[M].北京：化學工業出版社，2014.

收稿日期：2022-03-29

作者簡介：曾強（1989—），男，四川仁壽人，工程師，研究方向：海上石油裝備。