压缩机空冷器翅片管束清洁方法

2019-10-11鄢运德王子辉常记佳郭宗轲范玉涛

压缩机技术 2019年4期

鄢运德，王子辉，常记佳，郭宗轲，范玉涛

（1.中石油塔里木油田公司天然气事业部牙哈注气站，新疆库尔勒841000）

1 引言

牙哈注气站作为塔里木油田公司天然气事业部设备管理、运行、维护的专业化站队，现管理7台16SGT/MH66高压压注气缩机组。该机组自2000投运，现在已运行17年有余，其附属设备，负责水冷系统的空冷器型号为AXC108-2Z。

由于长期的运行导致机组和空冷器老化严重，自2010年开始，设备运行过程中冷却水温度开始逐步升高，尤其进入夏季，机组由于高温导致的报警，甚至停机故障频发。为提高空冷器冷却效果，降低压缩机夹套温度，注气站在深入研究和试验的基础上，提出了对空冷器翅片管进行冲洗的方法，提高空冷效率。

2 冷却水系统运行现状调查

该压缩机组冷却水系统由夹套水、中冷水和盘根水3部分组成。夹套水系统用于对发动机气缸夹套和压缩机缸体的冷却，在冷却系统中，承担了80%以上的冷却作用，因此，对机组降温主要是对夹套水进行降温。

图1为2013～2016年该类型机组因夹套水温度高报警、停机次数统计柱状图，从图中可以看出，此4年间，机组年均因夹套水温度高所导致的报警高达136.75次，停机35次。

3 夹套水温高原因分析及判断措施

图2为该类型机组夹套水流程。从图中分析得出，夹套水冷却系统中，对冷却水温度影响最大的因素主要有3方面：（1）机身运行温度，由于夹套水主要对机身夹套进行全面冷却，若机身温度过高，则夹套水温度也随之升高；（2）恒温阀调节能力，恒温阀主要控制冷却水进入空冷器的水量，在空冷器性能满足的情况下，进入空冷器的冷却水量越多，水温越低，反之，水温越高；（3）空冷器性能，空冷器性能越高，夹套水温越低。

针对以上3大因素，注气站技术人员分别制定针对性排查和原因分析措施：（1）检查机组运行情况，包括发动机燃气成分，压缩机进气压力，排气压力，压缩比等参数，发现影响机身温度的各项参数均在正常范围之内；（2）在恒温阀进入夹套水泵这一流程出口处加装盲板，隔断此流程，使恒温阀处于全开状态，冷却水全部进入空冷器进行冷却，之后观察夹套水温，无明显变化；（3）检查空冷器电机电流，风扇叶片角度，百叶窗角度等空冷器运行状况，均未发现问题。

经过以上排查后，注气站最终将焦点聚集到空冷器翅片管上，初步怀疑翅片管束内部严重结垢，导致冷却水通行不畅，流量减小，影响空冷器的冷却效果。

为做到有的放矢，技术人员对管束内部结垢成分进行了分析，初步判定垢物主要由3部分组成：（1）润滑油，机组运行时间超过16年，在机组保养，维修，换水过程中，因操作不当可能使冷却水中带上润滑油，油液进入翅片管束，附着在管壁内部；（2）砂砾（主要成分碳酸钙等沉淀物），机组所处地区风沙天气较多，冷却水管线有渗漏缝隙等问题时，砂砾可能进入管束，另外，机组所使用防冻液长久未更换，可能因变质等原因形成碳酸钙等杂质；（3）铁锈，冷却水管线材质为碳钢，机组检修，冷却水更换过程中，空气会进入冷却水管线，造成管线内部锈蚀。

4 空冷器翅片管束清洁方案实施过程

翅片管束清洁主要分为6步实施，具体过程如下：

（1）清洁液选型

对管束内部进行清洁，最重要的是确定清洁液的类型，有3种清洁液可供选择，其各自优缺点如下分析：（1）软水，成本较低，对设备无损伤风险，但与润滑油，砂砾，铁锈间都无反应，只能通过压力冲击对管束进行清洁；（2）防冻液，成本较高，对设备无损伤风险，同样与管束内垢物均无反应，只能通过压力冲击对管束进行清洁；（3）酸性专用除垢剂，成本中等，与砂砾，铁锈均有化学反应，除压力冲击外，能够对管束内部进行化学清洁，但翅片管主体成分为碳钢，酸液可能会对管壁内部造成一定腐蚀，影响设备运行的本质安全。

图1 2013～2016年机组因夹套水温度高报警、停机次数统计

图2 夹套水流程

技术小组在查阅了相关资料，在油田公司内进行同类型问题咨询和讨论后，了解到油田其它压缩机管理队伍曾使用软水对翅片管束内部进行过冲洗，但效果不明显，在综合对比三者优缺点后，决定本次采用酸性除垢剂清洁管束。

（2）除垢剂选型

除垢剂除具有酸性外，还需具备以下特点：（a）使用方便，简单，易操作；（b）无毒无害，人员仅需简单保护便能作业；（c）活性高效，最好是工业专用除垢剂，有参照标准或使用经验；（d）成本低，总费用控制在1000元以下。在综合比对市场上各种除垢剂性能后，本次管束清洁采用乌鲁木齐联昊密封材料有限公司所生产的专用除垢剂，型号为LH-JAG100。

（3）除垢剂试用

为防止本次酸化清洗对管束内壁造成不可逆损伤，需先对除垢剂进行试用。具体做法为：（a）按照使用说明，以质量比1：9将除垢剂与软水混合；（b）测试PH值，调节除垢剂与软水质量比，将PH值固定在3左右（除垢剂厂家所提供的经验值）；（c）选用与夹套水管线内壁同等材质生锈圆钢，与试液反应；分别观察圆钢4 h、8 h、16 h、22 h反应情况（16 h后表面不再变化）。

图3为试验圆钢与试剂反应22 h后的表面情况，从图可以看出，在现有试剂条件下，圆钢表面锈蚀等垢物清洁较为彻底，但对管件的腐蚀并不高，在可控范围内。

（4）作业前准备

主要包括以下方面：（a）结合机组日常加注冷却水量，估算所需总的除垢试剂总量；（b）按照试用说明要求，对作业人员做好劳保防护；（c）对夹套水流程进行隔离上锁加盲板，并确定除垢剂接入和排出的位置。

（5）清洗作业过程

具体步骤如下：（a）从接入口接入试剂，观察排水口水流情况，待排水口有水流流出并稳定后，关闭排水口，继续通入试剂，直到管束内充满试剂；（b）静置4 h（从之前试验结果看，4 h反应较为充分，且对试验圆钢腐蚀最小），使试剂与管线内壁垢物充分反应；（c）使用滤网观察冲洗除垢试剂的过滤情况；（d）反复多次对滤网进行冲洗清洁，期间继续对管线进行酸洗，直到除垢试液不再有杂质产生。

清洗过后，试剂表面漂浮着大量的油状液体，同时试剂本身也变得十分浑浊。在作业的过程中，滤网多次出现因垢物过多导致堵塞的问题出现。以上现象说明翅片管束内部大量垢物经试剂冲洗被带出，冲洗翅片管达到预期效果。

（6）流程恢复及后期处理

采用除垢试剂清洁作业完成后，在对流程恢复之前，需用洁净软水对空冷器管束进行连续冲洗，将管束内部酸性除垢试剂冲洗干净，此过程中，全程可用pH检测设备进行检测，待冲洗出的软水pH值恢复至中性即可。