神木处理厂天然气压缩机组运行效果评价

2017-08-08孟凤鸣高小键赵彦女

石油化工应用 2017年7期

关键词：神木线束气缸

占赛，孟凤鸣，高小键，赵彦女，钱凯，南春，卢静

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

神木处理厂天然气压缩机组运行效果评价

占赛，孟凤鸣，高小键，赵彦女，钱凯，南春，卢静

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

本文结合神木处理厂天然气压缩机两年多来的运行实际情况，对天然气压缩机各系统，常见故障处理及维护保养、Ariel Performance分析软件的应用进行了研究。

天然气压缩机；故障维护；运行效果探索

天然气压缩机组是神木天然气处理厂的关键设备之一，置于工艺流程的心脏，其运行正常与否，将直接影响神木天然气处理厂乃至整个神木气田的安全平稳生产。神木处理厂设计3台处理能力为292×104m3/d的天然气压缩机，其对神木气田天然气顺利输送至榆林第二末站起着至关重要的作用。排气阀打开，进气阀门关闭，活塞的继续运动将气缸内的废气排出气缸；吸气冲程：此时气缸的进气阀门打开，排气阀门关闭，随着活塞向右运行将天然气和空气的混合气体吸入气缸。活塞完成整个做功的循环，其工作原理（见图1）。

1 天然气压缩机概况

神木处理厂设置天然气压缩机组型号为Ariel往复式压缩机，配套卡特彼勒G3616型燃气发动机。工作流程是将集气区来天然气，经进气洗涤罐、压缩缸、蒸发式冷凝器、出气洗涤罐后，输至脱油脱水装置。

图1 发动机工作原理示意图

2 天然气压缩机组运行效果分析

2.1 天然气压缩机组组成

天然气压缩机由八大系统组成，分别是主气路系统、燃料气系统、启动气系统、润滑油系统、冷却系统、排污系统、自控系统和电气系统。

2.2 天然气压缩机组工作原理

2.2.1 发动机工作原理天然气压缩机组采用四冲程天然气发动机，发动机的工作过程为四个冲程，压缩冲程：气缸的进排气阀门关闭，活塞向左运行，天然气和空气的混合气体被压缩；做功冲程：当活塞运行到上止点时，火花塞点火，天然气与空气的混合气体燃烧后，推动活塞对外界做功；排气冲程：做功结束后，气缸的

图2 压缩机工作原理示意图

2.2.2 压缩机工作原理压缩机为往复活塞式单级双作用的压缩机，其工作原理（见图2）。

当发动机曲轴通过连轴器带动压缩机曲轴旋转时，压缩机曲轴通过连杆、十字头、活塞杆带动活塞在气缸内做往复运动而实现吸气、压缩的工作循环。当活塞由外止点向内止点（曲轴端）运动时，气缸容积增大，压力减小，当其压力低于工艺气进气压力时，进气阀打开进气，而实现气缸的吸气过程，当活塞到达内止点时，吸气过程结束。在曲轴的带动下，活塞在向外止点运动，气缸容积减小，当压力大于工艺气排气压力时，排气阀打开排气，而实现气缸的压缩排气过程。

2.3 常见故障分析处理

天然气压缩机组常见的典型故障主要分为自控系统故障、机械系统故障、工艺系统故障、润滑系统故障以及其他故障。

2.3.1 自控故障及分析处理因自控问题产生的故障占总故障比率的40%。其中机组振动导致各类传感器线束松动、老化、破损断裂是压缩机组投运初期常见问题。起初对策是将传感器线束进行重新紧固、包裹绝缘皮或直接更换新传感器，并且在管理上要求将传感器线束状态检查列入日常巡检，但效果均不理想，之后通过将线束由螺帽压紧的紧固方式改为卡箍式紧固方式，彻底解决了此类问题；另外，传感器线束磨损短路故障，可用绝缘胶带重新缠绕，并用耐高温防爆胶泥固定粘牢，防止线束随机组共振磨损，另外，传感器线束磨损短路故障，可用绝缘胶带重新缠绕，并用耐高温防爆胶泥固定粘牢，防止线束随机组共振磨损。

2.3.2 机械故障及分析处理因机械问题产生的故障占总故障比率的21%。其中因机组振动导致的法兰断裂、管路连接处渗漏等问题较不可控，当然也存在部件材质不良的因素，可以通过配件加工及时更换处理；废气门挺杆破损变形是由于机组未设计润滑点，属于设计缺陷，只能人工定期涂抹黄油进行润滑保护。

2.3.3 工艺故障及分析处理因工艺问题产生的故障同样占总故障比率的21%。由于气田投产初期气量较少，为保障上游产能发挥，需同时启运两台天然气压缩机组运行，单台天然气压缩机负荷不足50%，长期低负荷运行，压缩比升高，继而造成压缩气缸排气温度过高，持续高排温直接或间接导致的传感器短路、进排气阀损坏以及排温模块失灵等问题尤为突出，后经讨论研究后改为单台机组生产运行模式。单台机组中高负荷运行后，排温从最高时的103℃降为85℃，有效解决了此类排温高产生的系列问题。

2.3.4 润滑故障及分析处理因润滑问题产生的故障较少。主要由于受冬季低气温影响，润滑油黏度上升，造成润滑油路堵塞导致补油不及时的问题。此类问题可通过增加电伴热覆盖密度并适当调高电伴热温度解决；润滑油的存储不当也会造成机组润滑出现问题，因油品进水导致机组补油过程中产生泡沫。

2.3.5 其他故障及分析处理因其他问题产生的故障较少。其中因丝扣不匹配导致固定点太浅，且硬管材质过薄、韧性不够，长时间振动造成疲劳断裂，防冻液泄漏故障。通过加工英制匹配丝扣，加深丝扣固定点，同时加厚硬管材质，要求采用韧性较高的钢材，并将中冷器进水硬管改为软连接方式，可从根本上避免长期振动疲劳断裂。

2.4 天然气压缩机在各种工况下，负载、排气温度以及流量的变化情况

运用往复式压缩机分析软件Ariel Performance模拟不同参数条件下的设备运转情况，研究并明确参数对设备运行的影响方式和影响程度。

2.4.1 天然气压缩机在不同的温度不同的压缩比情况下，排温及负荷的变化趋势（见图3）（出口压力设定为4.7 MPa时进行研究）。

结论是在出口压力一定时，负荷受到进口温度的影响很小，负荷随着压缩比的增加而减小，排气温度会随着压缩比及进口温度的增加呈现出比较明显的上升趋势。

2.4.2 天然气压缩机在不同的转速不同的余隙情况下，流量及负荷的变化趋势（见图4）（出口压力设定为4.7 MPa，压缩比设定为2.5进行研究）。

结论是在出口压力及压缩比一定时，负荷受转速的影响很小，负荷随着余隙的增大而减小，流量会随着余隙的增大而减小、随着转速的提高而增大。