LNG液化工厂冷剂压缩机生产管理技术

于 淼

(天津大港油田天然气公司处理站，天津 300280)

1 引言

我国有丰富的天然气资源，近十年来，我国的LNG事业蓬勃发展，建设了众多的LNG液化工厂，其中大部分都采用世界上最先进的MRC(混合冷剂)制冷工艺，MRC 即混合冷剂闭式单循环制冷工艺，由于自身流程工艺简单、设备少、占地小、投资少、维护方便、开启便捷、适合调峰等诸多优势，使得MRC液化工艺在小型油气田领域得到广泛的应用，该液化工艺采用高效混合冷剂(甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷和氮气)闭式循环单级膨胀制冷。混合冷剂的压缩机采用离心式压缩机。LNG液化工厂的管理技术人员和操作人员，需要掌握离心压缩机生产运行中的常见故障和处理方法，理解密封气系统的生产管理要求，有利于LNG液化工厂的平稳运行。

2 混合冷剂离心压缩机概述

LNG液化工厂混合冷剂压缩机机组主要由电机、变速箱、压缩机、控制系统几部分组成。其中压缩机是一种多级离心压缩机，机壳为水平剖分式。压缩机主要由定子(机壳、隔板、密封、平衡盘密封) 、转子(主轴、叶轮、隔套、平衡盘、轴套、半联轴器等)及支撑轴承、推力轴承、轴端密封等组成。

混合冷剂离心压缩机的润滑油系统采用由润滑油站、高位油箱、中间连接管路以及各种控制阀门和检测仪表所组成，其中润滑油站由油箱、油泵、冷油器、滤油器、排油烟风机、压力调节阀、安全阀、各种检测仪表以及油管路和阀门等组成，主要负责给电机前后轴承、变速箱和冷剂压缩机前后轴瓦供油。

冷剂压缩机密封气系统由一级密封、二级密封和三级密封(隔离气)密封以及密封泄漏监测系统组成，其中一级密封气采用混合冷剂压缩机二级出口工艺气，二级密封气和三级密封气采用氮气。

变速箱由箱体、大齿轮、小齿轮、轴承和密封及喷油系统组成，喷油为上端喷油。

控制系统随时监控机组运转情况及采集机组运行数据，保证机组安全运行。适时监控机组运转情况及采集机组运行数据，保证机组安全运行。

3 冷剂压缩机常见故障原因分析

3.1 冷剂压缩机启机时变速箱振动高解决措施

冷剂压缩机采用电机通过中间的变速箱驱动离心式压缩机，变速箱内齿轮采用渐开线人字齿，当冷剂压缩机启动时，变速箱内的大小齿轮瞬间转动时会引起变速箱箱体振动值超过停机设定值，机组因为高振动停机，机组无法顺利启动。此时的启机技巧是先把变速箱的X轴和Y轴方向振动高停机联锁屏蔽，待机组顺利启动成功后再投入联锁。

3.2 冷剂压缩机启动后联轴器位置漏油、冒烟现象

在实际生产过程中，冷剂压缩机启动运转10 min后，会发现变速箱联轴器位置有漏油和冒烟现象，冷剂压缩机非驱动端个别轴承温度上升过快，此时没有经验的操作人员会认为机组有故障。实际经过认真分析，不是机组轴承和密封有问题，是润滑油系统稀油站顶上的排油烟机没有打开，机组启动后润滑油温度升高，排油烟机不启动，造成油箱压力升高，变速箱和压缩机前后轴承的润滑油回油不畅，润滑油流动缓慢，引起轴瓦温度升高。润滑油的油烟从变速箱位置密封处漏出，引起操作人员判断错误。因此机组在正常启机程序过程中，启动润滑油泵后，要及时启动排油烟机。

3.3 冷剂压缩机启动过程中变频转换工频不能及时切换问题

LNG液化装置的冷剂离心压缩机的功率都比较大，为了减少启动过程中对电网的冲击，冷剂压缩机启动一般都采用变频启动方式，机组启动成功后，由变频转换为工频运行，机组脱离变频柜，转换为工频柜运行。在实际启动过程中，机组总是无法成功切换到工频柜，经过多次试验总结，总结出了如下经验，机组启动时，冷剂压缩机的入口压力不能超过0.27 MPa，机组变频启动后随着机组转速的上升，冷剂压缩机一级入口压力会由0.27 MPa逐步降低至0.03 MPa，此时冷剂压缩机的吸入压力降低，机组的运行负荷降低有利于变频柜电源和工频柜电源相位瞬时达成一致，此时变频转工频就能顺利切换成功。

3.4 冷剂压缩机轴承温度高的原因分析和解决办法

(1)冷剂压缩机的润滑油都采用列管式换热器换热，与LNG液化装置的循环冷却水换热，润滑油冷却器冷却效果差，润滑油箱的润滑油温度较高，导致冷剂压缩机的轴承温度高，需要清理水冷器管束的内部的水垢，

(2) LNG液化装置循环冷却水水量不足，冷却水量无法满足润滑油的冷却降温需要，此时需要检查循环水泵入口滤网是否堵塞，定期清理滤网，保证循环水量。

(3) LNG液化装置循环冷却水温度高，冷却水温度过高，无法满足润滑油的冷却降温需要，此时需要检查循环水系统冷却水塔冷却效果是否满足要求。

4 冷剂压缩机密封气系统管理要求

4.1 冷剂压缩机密封气投用和停用顺序

由于冷剂压缩机采用三级密封形式，对3个密封的投用顺序有较高要求，投运顺序为：先投三级密封(隔离气)，正常流量为10 m3/h，再启动润滑油泵，然后投用1级密封气，正常流量100 m3/h，最后投用2级密封气(缓冲气)，正常流量5 m3/h。停运顺序为：先关2级密封气(缓冲气)，再停1级密封，然后停润滑油泵，最后关三级密封(隔离气)。归纳一下就是投用密封顺序为“312”，停运顺序为“213”。需要注意是，由于润滑油泵停运后，润滑油系统的高位油箱和蓄能器还在给机组供油，还不能立即关掉三级密封(隔离气)的阀门，需要等待高位油箱和蓄能器的润滑油全部流入稀油站的油箱内，才能关掉三级密封(隔离气)的阀门。

4.2 冷剂压缩机密封气运行中关键数据分析

冷剂压缩机运行过程中，密封气系统的各项运行参数需要密切关注，并且要在DCS系统中建立历史数据库和历史曲线，便于管理技术人员整体判断密封气系统运行状况。

冷剂压缩机一级密封正常泄漏量为5.7 m3/h，达到8.9 m3/h高报，达到12.9 m3/h停机，低于2.5m3/h低报，操作人员在监控泄漏量时要密切关注。

由于冷剂压缩机的一级密封气微量泄漏，排放至火炬系统，因此需要注意观察现场盘上的火炬压力表，放空火炬背压不能高于0.02 MPa。如果背压过高，会造成一级密封泄漏量过低，影响密封效果。

一级密封气安装了2个互为备用的精密过滤器，运行中需要密切关注精密过滤器的压差变化趋势，压差大于0.1 MPa时报警，此时需要及时切换过滤器或更换滤芯。一级密封气和高压侧平衡腔的压差正常值在0.2 MPa，低于0.1 MPa报警，低于0.05 MPa禁止启动压缩机。

隔离气压力装有一个压力开关，当隔离气压力低于0.3 MPa时，油泵禁止启动。如果在冷剂压缩机运行中，隔离气压力低于0.3 MPa时会引起油泵停运，冷剂压缩机机组由于润滑油压力低停机，此时会造成整个LNG液化装置液化单元停运，因此隔离气压力是冷剂压缩机运行中的重要监测点。

5 结语

LNG液化工厂的混合冷剂离心压缩机是整个工厂的关键设备，压缩机组的运行状况关系整个工厂的运行平稳性。本文通过对LNG液化工厂混合冷剂离心压缩机的结构、组成的描述，对冷剂压缩机在生产运行管理过程中经常遇到的常见故障进行了认真分析，并且对离心压缩机组的密封气系统提出了管理要求，对于提高冷剂压缩机生产管理技术人员和操作人员的技术水平有一定的借鉴意义。