天然气压缩机故障分析及安全运行措施

陈文华 高莫狄 兰子龙

关键词：天然气、压缩机、事故分析、安全防范

1燃气压缩机常见故障问题以及处理

1.1压缩机组干气密封失效故障

压缩机干气密封动环端面开有气体槽，气体槽深度仅有几微米，端面间必须有洁净的气体，以保证在两个端面之间形成一个稳定的气膜使密封端面完全分离。气膜厚度一般为几微米，这个稳定的气膜可以使密封端面间保持一定的密封间隙，间隙太大密封效果差，而间隙太小会使密封面发生接触，产生的摩擦热能使密封面烧坏而失效。气体介质通过密封间隙时靠节流和阻塞的作用而被减压，从而实现气体介质的密封。几微米的密封间隙会使气体的泄漏率保持最小，动环密封面分为外区域和内区域，气体进入密封间隙的外区域有空气动压槽，这些槽压缩进来的气体。密封间隙内的压力增加将形成一个不被破坏的稳定气膜。稳定的气膜是由密封墙的节流效应和所开动压槽的泵效应得到的。密封面的内区域是平面，靠它的节流效应限制了泄漏量。如图1干气密封内部结构图：

1.1.1密封气的杂质造成的故障

杂质是导致干气密封失效的主要原因之一，干气密封旋转结合环，配合环与主环之间的气体槽深度约3微米左右。当固体或液体进入配合环与主环之间的气体槽极可能引起密封性能的下降，最后导致密封失效。存在于气体槽内的固体或液体杂质会使配合环和主环之间剪应力的升高。导致密封部件过热，从而使干气密封密封失效。干气密封旋转结合环，如图2。

密封气来源于压缩机出口管线工艺气或压缩机出口管线经增压撬增压后的气源，若气质不洁净或温度较低均会差生杂质，含杂质的密封气直接接触密封环面，存在于工艺气中的杂质就会破坏干气密封，导致压缩机损坏。因此，在工艺密封气进入压缩机前，需对密封气进行二次过滤（即前置过滤器和后置过滤器）、加热，确保密封气洁净。

1.1.2轴承润滑油的杂质造成的故障

压缩机干气密封外侧要有第三方隔离密封气源，其密封位于干气密封腔体压缩机轴承座区域之间。隔离密封中通入的缓冲气通常是压缩空气或氮气。隔离密封的主要作用是阻止轴承滑油或者油雾进入干气密封。一旦隔离密封失效后，轴承润滑油的杂质就会进入干气密封，造成干气密封损坏，导致压缩机故障。根据压缩机干气密封隔离密封气所需压力，确保密封气压力供给稳定，且洁净。

1.2压缩机组喘振导致压缩机故障

1.2.1压缩机组喘振形成的原因

喘振是透平式压缩机（也叫叶片式压缩机）在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动。在机组起动、停机都要通过低转速区。此时经过压缩机的天然气流量低于临界流量，會发生称之为喘振的气流不稳定现象。喘振是发生在压缩机流动气体中的气流振荡，会引发压缩机剧烈的机械振动，特别容易造成压缩机的轴端干气密封装置和轴承的破坏。压缩机在低转速区喘振的原因是在压缩机进口流量低于临界值，气流攻角过大，造成叶轮中气流分离。

1.2.2喘振的预防

压缩机喘振的危害性大，因此离心式压缩机不能在喘振区域或者接近喘振状态下运行。理论上来说，可以采用从出口放空一部分天然气，来调整进入压缩机的天然气流量来避免喘振。然而为防止压缩机喘振而直接将天然气从压缩机出口排入大气不但危险而且造成资源浪费，所以一般设计有压缩机组的防喘系统，在压缩机系统的排气段安装防喘振调节阀，即将压缩机出口的天然气经过冷却之后再引入进口，增加进口流量来防止喘振的发生，从而达到保护压缩机的目的。

1.3压缩机组控制系统信号跳变故障

压缩机是输气管道运行的核心命脉，压缩机控制系统是压缩机的“大脑”。多年来压缩机运行中，导致机组停机的原因有很多，其中一部分为信号干扰、跳变。针对历年压缩机信号跳变记录排查，判断现场接地存在不规范、不可靠、控制系统仪表接地混乱、不同批次施工接地电存在电位差等情况。致使机组控制信号不稳定，严重影响压缩机组运行的稳定性。

优化接地系统，增加防反击汇流箱实现压缩机单个机组独立、站控系统独立、保护接地独立，防止电位反串。可有效的避免压缩机组控制系统信号跳变故障，确保机组运行的稳定性。

2天然气压缩机安全运行措施

2.1建立健全天然气压缩机的维护保养制度

压缩机作为天然气生产的重要输气设备，必须做好其日常的检查和保养，并严格按照规范开展保养，确保压缩机完好性。因此建立健全压缩机管理规章制度尤为重要，其中包括压缩机的运行管理规程、维护保养规程、日常检查记录、故障库整理以及压缩机运行管理人员岗位责任制等。加强压缩机隐患排查，并做到举一反三，避免天然气压缩机故障率的发生，提高压缩机的运行效率。

2.2提高岗位员工的操作技能

不断提高天然气压缩机管理人员的素质，通过全面系统的培训，来提高员工的综合素质。提高岗位员工的技术水平以及安全意识，避免压缩机故障的发生。岗位员工培训要有针对性、实效性和前瞻性，熟知天然气压缩机理论知识。加强以干代学，用实际动手来代替死板的教学;以老带新，充分发挥来员工的能动性，带领新员工学习的积极性和主观能动性;理论结合实际，把压缩机理论知识，应用到实际当中。这样才能更好的提高岗位员工的操作技能。

2.3保证天然气压缩机安全运行的技术措施

对天然气压缩机实施安全生产管理，保证设备的完好性，及时排除压缩机的隐患，延长压缩机系统的使用寿命。对天然气压缩机定期开展维护保养，降低压缩机故障率的发生。天然气压缩机启动前、运行中以及停机后，都需要进行必要的维护、检查、保养，以保证压缩机能够平稳有效的运行。

结束语

压缩机是对气体进行增压的设备，天然气压缩机的主要功能是对天然气进行压缩处理，提高天然气的输送能力，满足天然气输送需求。计划性维护保养不仅是保障天然气压缩机安全平稳地运行的有效方法，而且能够切实保证天然气输送的效率。

参考文献

冯垄.浅谈天然气压缩机系统的安全运行。《化工管理》.2015（14）：236-236。

GE/RR压缩机组维护运行手册。