天然氣壓縮機(jī)故障分析及處理措施

1、 天然氣壓縮機(jī)故障分析及處理措施 摘要：通過對(duì)天然氣壓縮機(jī)活塞和氣閥損壞原因的分析，找出故障的解決對(duì)策。關(guān)鍵詞：活塞；氣閥；故障分析引言中油國(guó)際有限責(zé)任公司某國(guó)采油廠所使用的2臺(tái)天然氣壓縮機(jī)組由北京杰利陽(yáng)能源設(shè)備制造有限公司成撬，其天然氣壓縮機(jī)主機(jī)由美國(guó)ge公司提供，型號(hào)為wh72,是為滿足連續(xù)、重型載荷的要求設(shè)計(jì)的，目前天然氣壓縮機(jī)為電站5臺(tái)solar機(jī)組提供燃料。天然氣壓縮機(jī)提供增壓動(dòng)力，通過兩級(jí)壓縮將0.25mpa的天然氣增壓到3.5mpa。自裝置投產(chǎn)以后壓縮機(jī)i級(jí)活塞頻繁損壞，i級(jí)進(jìn)、排氣閥閥片和墊片頻繁碎裂，活塞使用壽命不到500h，嚴(yán)重影響了壓縮機(jī)的安全運(yùn)行和裝置的正常生產(chǎn)。本文通

2、過對(duì)造成壓縮機(jī)活塞及氣閥故障的原因進(jìn)行分析，給出相應(yīng)的解決對(duì)策。1 機(jī)組故障情況2017年以來，2臺(tái)壓縮機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)活塞損壞的現(xiàn)象。2018年共進(jìn)行了7次壓縮機(jī)的檢修（見表1），但壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定，出現(xiàn)問題最多的一級(jí)氣閥閥片碎裂和一級(jí)活塞損壞。表1 壓縮機(jī)a和b檢修情況壓縮機(jī)編號(hào)故障時(shí)間故障現(xiàn)象修理情況壓縮機(jī) a2018年1月14日一級(jí)排氣溫度超過聯(lián)鎖值停機(jī)拆修檢查發(fā)現(xiàn)一級(jí)進(jìn)排氣閥墊片碎裂，一級(jí)活塞損壞。壓縮機(jī) b2018年1月23日一級(jí)排氣溫度超過聯(lián)鎖值停機(jī)拆修檢查發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)一級(jí)進(jìn)氣閥處存在液體，一級(jí)進(jìn)排氣閥墊片碎裂，一級(jí)活塞損壞。壓縮機(jī) a2018年3月31日一級(jí)排氣溫度持續(xù)升高，手動(dòng)停

3、機(jī)檢查。檢查發(fā)現(xiàn)一級(jí)活塞未加工平壓孔。壓縮機(jī) b2018年4月14日級(jí)間分液罐高位報(bào)警停機(jī)限流孔板被碎裂的氣閥墊片和閥片堵塞，清理孔板排液。壓縮機(jī) b2018年5月13日級(jí)間分液罐高位報(bào)警，未造成停機(jī)及時(shí)清理孔板排液，發(fā)現(xiàn)限流孔板被碎裂的氣閥閥片堵塞。壓縮機(jī) a2018年5月30日一級(jí)缸異響，停機(jī)檢查檢查發(fā)現(xiàn)一級(jí)活塞損壞。壓縮機(jī) a2018年12月18日4000小時(shí)定檢計(jì)劃?rùn)z查發(fā)現(xiàn)部分氣閥閥片碎裂。壓縮機(jī) b2019年1月12日4000小時(shí)定檢計(jì)劃?rùn)z查發(fā)現(xiàn)一級(jí)排氣閥閥片碎裂，活塞損壞。壓縮機(jī) b2019年2月13日震動(dòng)連鎖停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)活塞損壞，中體連接螺栓斷裂，中體出現(xiàn)三處嚴(yán)重裂縫。11 壓縮

4、機(jī)一級(jí)活塞和氣閥閥片簡(jiǎn)介天然氣壓縮機(jī)i級(jí)活塞是由三部分組成，兩側(cè)為中空鋁合金件，表面滲氮特氟隆處理，中間為鋼鍛件，通過活塞連接螺栓連成一個(gè)整體（見圖1）。一級(jí)進(jìn)排氣閥閥片材料為聚醚醚酮（peek），由四圈閥片組成。圖1 活塞結(jié)構(gòu) 圖2 氣閥結(jié)構(gòu)1.2 活塞、氣閥閥片和墊片故障分析(1) i級(jí)活塞設(shè)計(jì)有缺陷i級(jí)活塞鋁合金鍛件外側(cè)（見圖3）和中間體均有回壓平衡孔（見圖4），但是兩臺(tái)壓縮機(jī)損壞之初均未有設(shè)計(jì)，在壓縮機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，活塞內(nèi)外形成壓力差，導(dǎo)致活塞損壞；活塞加工存在缺陷，i級(jí)活塞鋁合金鍛件和中間體組合在一起時(shí)，存在徑向移動(dòng)量，不能嚴(yán)絲合縫，人工安裝不能保證3瓣活塞在同一水平面上，故造成活

5、塞易損壞。圖3 活塞鋁合金鍛件外側(cè)回壓平衡孔 圖4 活塞中間體回壓平衡孔(2) 氣閥閥片氣閥閥片易于受力不均而碎裂，堵塞級(jí)間分液罐排污管線，氣閥彈簧力與氣體力匹配的不合適，彈簧過硬，從拆卸一級(jí)進(jìn)排氣閥閥片上的壓痕可以看出（見下圖5），進(jìn)排氣閥閥片上均有很深的壓痕，氣閥未設(shè)有彈簧片，使得彈簧直接接觸閥片，易造成閥片損壞。圖5 一級(jí)進(jìn)排氣閥閥片損壞情況(3) 氣閥墊片氣閥墊片易碎裂（見圖6），經(jīng)拆卸測(cè)量，發(fā)現(xiàn)一級(jí)氣閥的壓閥罩的設(shè)計(jì)尺寸過大，未壓緊氣閥造成氣閥隨著壓縮機(jī)的往復(fù)過程，敲打墊片，造成墊片易損壞，隨即對(duì)壓閥罩進(jìn)行切削加工。圖6 損壞的氣閥墊片2 活塞整改的對(duì)策運(yùn)行氣體中帶有液體，活塞和活塞

6、桿連接安裝的預(yù)緊力，都對(duì)活塞造成影響，針對(duì)于影響壓縮機(jī)活塞等使用壽命的幾個(gè)問題， 我們采取了以下的對(duì)策：21 改進(jìn)i級(jí)活塞結(jié)構(gòu)由于運(yùn)行氣體中帶液無法從根本上解決，暫時(shí)決定改變活塞尺寸，原尺寸活塞無法滿足現(xiàn)有工況，無法保證設(shè)備長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，必須對(duì)ge原裝活塞進(jìn)行加工，縮短10mm。通過縮短活塞的尺寸，來增加活塞與氣缸的止點(diǎn)間隙，提高氣缸對(duì)氣體中液體的容忍性，相同量的液體進(jìn)入氣缸后，在壓縮止點(diǎn)形成的液體面積和壓力均大大減小，使機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。活塞加工方法如下：1. 活塞兩端件的四周止口面的端面車掉5.0mm。加工止口面的臺(tái)階，臺(tái)階深度5mm?；钊麅啥思闹虚g錐面的端面車掉4.64.7mm?；钊?/p>

7、裝要求：將加工完成后的2個(gè)活塞兩端件與活塞中間體、活塞桿進(jìn)行組裝，并按標(biāo)準(zhǔn)力矩?cái)Q緊螺母。將活塞安裝進(jìn)氣缸時(shí)，由于活塞被縮短，為了防止活塞在運(yùn)行時(shí)活塞環(huán)到氣閥孔位置，安裝時(shí)活塞兩端的止點(diǎn)間隙不能按照標(biāo)準(zhǔn)的1：2進(jìn)行分配。加工后活塞兩端總間隙約14mm，兩端的止點(diǎn)間隙按照1：1進(jìn)行分配安裝。22 加裝壓縮機(jī)撬外回流線每次拆卸發(fā)現(xiàn)一級(jí)缸帶液，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況的分析，導(dǎo)致一級(jí)氣缸嚴(yán)重帶液的原因有以下幾點(diǎn)：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)文件壓縮機(jī)工藝進(jìn)氣溫度30，詳細(xì)設(shè)計(jì)為 30-36，實(shí)際井口油氣混合介質(zhì)溫度最高超過60，經(jīng)過流程分離出的天然氣進(jìn)入壓縮機(jī)的實(shí)際溫度最高達(dá) 56。進(jìn)口溫度較高造成入口天然氣中飽和烴含量較高。壓縮

8、機(jī)的設(shè)計(jì)處理量為7600nm/h，而實(shí)際生產(chǎn)氣量為2500-5000nm/h，壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)需要回流氣補(bǔ)充。而經(jīng)撬內(nèi)泄壓閥后的回流氣（25-30）與進(jìn)口氣溫差較大，混合后形成小液滴冷凝液，超出一級(jí)分離器處理能力，造成一級(jí)壓縮機(jī)入口含液。從而進(jìn)入一級(jí)氣缸產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致汽缸內(nèi)重要部件的損壞。為了減少一級(jí)分離器內(nèi)的冷凝液產(chǎn)生，從根本解決積液產(chǎn)生的問題，經(jīng)過討論與溝通，決定在壓縮機(jī)撬外出入口間新建一條回流管線，通過撬外回流線來補(bǔ)充進(jìn)口氣量不足的現(xiàn)象?；亓鳉怏w與工藝氣混合冷凝后，先進(jìn)入到低壓洗滌撬分離（由于洗滌罐容積 21m，分離能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壓縮機(jī)一級(jí)洗滌罐），然后再進(jìn)入壓縮機(jī)一級(jí)洗滌罐，經(jīng)過兩級(jí)分離后的游離態(tài)的水和輕烴含量大大降低，也使進(jìn)氣溫度接近設(shè)計(jì)溫度，從而使壓縮機(jī)能夠安全運(yùn)行。23 其他操作措施降低壓縮機(jī)的出口壓力，按照原始設(shè)計(jì)壓縮機(jī)出口壓力為3.5mpa，實(shí)際操作壓力為3.0mpa也能滿足solar發(fā)電機(jī)的正常工作；降低壓縮機(jī)并用的時(shí)間（正常切換或其他操作需要同時(shí)運(yùn)行時(shí)），避免壓縮機(jī)撬內(nèi)回流線調(diào)節(jié)閥的開啟。24 運(yùn)行和維護(hù)中注意事項(xiàng)我們?cè)谶\(yùn)行和維護(hù)中，保證氣缸潤(rùn)滑油量的充分、活塞和活塞桿安裝時(shí)應(yīng)有合適的預(yù)緊力(最好用力矩扳手)、活塞底部間隙和頂部間隙合適、定期測(cè)