DTY185型压缩机组一级活塞优化改造

2014-03-08大庆油田设计院塔里木油田分公司

油气田地面工程 2014年7期

大庆油田设计院塔里木油田分公司

DTY185型压缩机组一级活塞优化改造

丛蕾1柳楠21大庆油田设计院2塔里木油田分公司

由于DTY185型压缩机组原进口一级活塞在使用寿命及安全可靠性方面不能完全满足油田生产的要求，需要进一步优化。对活塞表面进行硬质阳极氧化处理可以提高活塞环槽的耐磨性。在一级活塞背帽处增设锁紧螺钉，防止活塞背帽松动和脱落，可有效避免活塞顶缸事故的发生。对原进口一级活塞进行优化改造，不但延长了一级活塞的使用寿命，保证了机组的安全平稳运行，而且还能降低成本。原进口一级活塞价格为10.258万元/只，改造后的一级活塞价格为6.418万元/只。

塔里木油田；压缩机；一级活塞；优化改造

塔里木油田哈得作业区有进口DTY185型伴生气压缩机组3台，于2007年12月投入使用。2010年9月，发现3台压缩机一级活塞的活塞环与支撑环宽度和深度均已超标，其中有的侧隙已超过标准6mm以上（正常值1.3～1.5mm），个别活塞环槽和支撑环槽内部已形成明显的台阶。对进口压缩机一级活塞进行优化改造将会延长活塞的使用寿命，提高压缩机组的安全性能。

1 活塞环槽与支撑环槽磨损原因

根据哈得作业区现场设备运行记录可知，3台压缩机组累计运行时间都在20 000 h，而3台机组几乎同时出现活塞环槽及支撑环槽磨损问题，说明活塞已到了疲劳磨损阶段。另外，活塞环槽及支撑环槽侧隙的增大加快了活塞环及支撑环的断裂，从而加剧活塞环槽及支撑环槽的磨损。

2 一级活塞的优化改造

由于该压缩机组原进口一级活塞在使用寿命及安全可靠性方面不能完全满足油田生产的要求，需要进一步优化，因此对一级活塞进行改造以满足现场实际需求。

2.1 材质的选择

针对原进口一级活塞材质的化学成分，对照国内铝合金材料进行分析可知，LY12（即2A12）材料的化学成分基本符合原装进口一级活塞材质的要求。同时对LY12材料进行机械性能检测，得出抗拉强度420 MPa、屈服强度258 MPa、伸长率9.0%，均符合标准要求（标准值要求抗拉强度≥410MPa，屈服强度≥255MPa，伸长率≥8.0%）。

LY12为铝—铜—镁系中的典型硬铝合金，其综合性能较好。该合金的特点是强度高，有一定的耐热性，可用作150℃以下的工作零件。因此，选用LY12材料作为一级活塞的加工材料。

2.2 表面硬质阳极氧化处理

为了增加一级活塞表面硬度和耐磨性，延长活塞的使用寿命，对活塞表面进行硬质阳极氧化处理。金属材料在电解质溶液中，外施阳极电流使其表面形成氧化膜，其耐蚀性、硬度、耐磨性、绝缘性和耐热性等均有大幅度提高。与传统的镀硬铬镀层工艺相比，硬质阳极氧化工艺具有成本低，膜层结合牢固，清洗废液处理方便等优点。活塞硬质阳极氧化处理可以提高活塞环槽的耐磨性。

试验表明，硬质阳极氧化处理层附近的母材部分会产生拉伸应力，该拉伸应力可缓和产生在铝母材部分的压缩应力。

2.3 背帽设置锁紧螺钉

原进口一级活塞背帽没有采取任何锁紧方式，在活塞往复运行过程中，由于振动、气流的影响导致活塞背帽松动或脱落，极易造成活塞顶缸的事故发生。因此，在一级活塞背帽处增设锁紧螺钉，防止活塞背帽松动和脱落，可有效避免活塞顶缸事故的发生。