往復(fù)式壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障分析與改進(jìn)措施

1概述

1.1研究目的

陜西省天然氣股份有限公司是負(fù)責(zé)陜西全省天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和管理,以天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)為核心,集下游分銷業(yè)務(wù)于一體的國(guó)有大型綜合天然氣供應(yīng)商,目前已建成11條天然氣長(zhǎng)輸管道,總里程接近3000km,年輸氣能力達(dá)到130億m3,成為了國(guó)內(nèi)管網(wǎng)里程最長(zhǎng)、輸氣規(guī)模最大、市場(chǎng)覆蓋最廣的省屬天然氣公司。該公司目前共配備天然氣壓縮機(jī)40余臺(tái)（套）,其作用主要是將天然氣壓縮加壓后,通過(guò)長(zhǎng)距離高壓輸送管道,向下游用戶輸送天然氣。因此,如何確保天然氣壓縮機(jī)安全平穩(wěn)運(yùn)行,直接影響著全陜西境內(nèi)天然氣供應(yīng)的穩(wěn)定性,具有極其重要的社會(huì)意義。

1.2問(wèn)題的提出

天然氣壓縮機(jī)一般分為往復(fù)式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)兩種,其中往復(fù)式壓縮機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟的特點(diǎn),在天然氣輸配領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)來(lái)說(shuō),在實(shí)際使用過(guò)程中,氣體組分、參數(shù)等變化會(huì)對(duì)機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響,尤其是機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障或問(wèn)題,產(chǎn)生的不良后果往往非常嚴(yán)重。2018年該公司一臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中,由于潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障,導(dǎo)致機(jī)組曲軸磨損嚴(yán)重,造成直接經(jīng)濟(jì)損失40余萬(wàn)元。

本文主要介紹往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中幾種常見(jiàn)的潤(rùn)滑系統(tǒng)故障類型,結(jié)合陜西省天然氣股份有限公司天然氣壓縮機(jī)運(yùn)行的實(shí)際情況,分析總結(jié)設(shè)備產(chǎn)生故障的原因,并提出有效的解決措施,為同類型壓縮機(jī)故障的解除提供參考。

2幾種常見(jiàn)的潤(rùn)滑系統(tǒng)故障類型

2.1潤(rùn)滑油泵失效

壓縮機(jī)中的潤(rùn)滑油泵主要靠曲軸箱內(nèi)的鏈輪提供動(dòng)力,曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)鏈輪帶動(dòng)潤(rùn)滑油泵工作,通過(guò)柱塞泵及其他潤(rùn)滑系統(tǒng)管路,最終完成機(jī)組各部件的潤(rùn)滑工作。潤(rùn)滑油泵與鏈輪之間的接觸部位,通常使用丁腈橡膠材質(zhì)的唇形軸封進(jìn)行密封,這類油封長(zhǎng)期浸泡在油品中會(huì)逐漸老化失效,從而造成潤(rùn)滑油的泄漏損失,當(dāng)泄漏損失量達(dá)到一定程度后,潤(rùn)滑油泵在工作過(guò)程中會(huì)難以抽吸,導(dǎo)致潤(rùn)滑部位得不到足夠的潤(rùn)滑,造成設(shè)備損壞。

2.2密封失效

天然氣壓縮機(jī)工作環(huán)境一般較差,部分壓縮機(jī)甚至在露天使用,長(zhǎng)期在惡劣條件下運(yùn)行,會(huì)加速油泵注油口及油箱密封等部件橡膠材料的老化失效,從而進(jìn)一步加速水汽、雜質(zhì)等侵入油箱,造成潤(rùn)滑油乳化的情況,潤(rùn)滑性能嚴(yán)重下降,無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常使用目標(biāo)。潤(rùn)滑性能嚴(yán)重下降,還會(huì)造成設(shè)備軸承損壞、拉缸、泄漏等情況的發(fā)生,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰、失效。

2.3機(jī)組振動(dòng)

對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)來(lái)說(shuō),機(jī)組振動(dòng)與設(shè)備正常運(yùn)行聯(lián)系緊密,不僅會(huì)影響設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn),還會(huì)大幅度降低設(shè)備使用壽命。機(jī)組的連續(xù)振動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部潤(rùn)滑油的不規(guī)則運(yùn)動(dòng),對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效工作產(chǎn)生非常不利的影響。設(shè)備安裝過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題以及管道內(nèi)流體介質(zhì)的周期性運(yùn)行,都是機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)的重要原因。

2.4潤(rùn)滑油效率降低

潤(rùn)滑油型號(hào)的選擇與使用,對(duì)整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)有著非常重要的作用,潤(rùn)滑油的性能直接決定了設(shè)備的潤(rùn)滑效率。如果沒(méi)有選擇與設(shè)備型號(hào)、性能相匹配的潤(rùn)滑油品,就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備潤(rùn)滑效率大幅度降低,增加潤(rùn)滑油的消耗,嚴(yán)重的還會(huì)降低設(shè)備使用壽命。

3案例分析

現(xiàn)結(jié)合2018年陜西省天然氣股份有限公司往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的潤(rùn)滑系統(tǒng)故障,導(dǎo)致機(jī)組曲軸磨損的實(shí)際案例,分析導(dǎo)致該故障的直接及間接原因。

3.1直接原因

3.1.1潤(rùn)滑油壓力及溫度

檢查壓縮機(jī)油壓歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),壓縮機(jī)正常運(yùn)行油壓為0.4MPa(標(biāo)準(zhǔn)值為0.35～0.42MPa）,發(fā)生故障前機(jī)組油壓從0.37MPa降至0.23MPa,油壓低是造成機(jī)組潤(rùn)滑故障的直接原因之一:該壓縮機(jī)技術(shù)服務(wù)手冊(cè)規(guī)定選用潤(rùn)滑油型號(hào)為CD-10w/40或CC-10w/30,油溫標(biāo)準(zhǔn)范圍為54～74℃,發(fā)生故障時(shí)壓縮機(jī)運(yùn)行潤(rùn)滑油溫度為65～66℃,與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比有所升高(升高約7～8℃）,油溫較高會(huì)降低潤(rùn)滑效率,是造成機(jī)組潤(rùn)滑故障的另一個(gè)直接原因。

3.1.2潤(rùn)滑油乳化及混有雜質(zhì)

在對(duì)壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)油濾器底部有防凍液,排查發(fā)現(xiàn)油冷器密封圈老化使防凍液滲入潤(rùn)滑油系統(tǒng),導(dǎo)致潤(rùn)滑油乳化、潤(rùn)滑作用降低:同時(shí)在清洗油濾器時(shí)發(fā)現(xiàn),油濾器出口管線內(nèi)壁彎頭有金屬焊渣顆粒物,若顆粒物脫落隨潤(rùn)滑油路進(jìn)入主軸承座油道、曲軸油道、連桿瓦及曲軸連桿軸頸等處,會(huì)導(dǎo)致部分潤(rùn)滑部位失效,更嚴(yán)重的會(huì)造成連桿瓦及曲軸軸頸拉傷磨損。潤(rùn)滑油乳化及混有雜質(zhì)是導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)潤(rùn)滑故障主要原因之一。

3.2間接原因

3.2.1機(jī)組油壓報(bào)警參數(shù)設(shè)置不合理

壓縮機(jī)正常運(yùn)行時(shí)油壓為0.35～0.42MPa,報(bào)警值設(shè)置為0.22MPa,停機(jī)值設(shè)置為0.21MPa:檢查歷史運(yùn)行參數(shù),潤(rùn)滑油壓力從0.35MPa下降至0.23MPa約20min,報(bào)警功能未啟動(dòng)。依據(jù)《石油及天然氣工業(yè)用往復(fù)壓縮機(jī)》(GBT20322一2006）及API618障規(guī)定,油壓低報(bào)警停機(jī)值障設(shè)定為運(yùn)行值障90%,低報(bào)警值可以更接近運(yùn)行值。壓縮機(jī)組報(bào)警參數(shù)設(shè)置不合理是導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)潤(rùn)滑滑故障間接原因之一。

3.2.2機(jī)組振動(dòng)檢測(cè)裝置功能單一

壓縮機(jī)配備障振動(dòng)報(bào)警檢測(cè)裝置為單一障模擬振動(dòng)開(kāi)關(guān),不具備振動(dòng)量檢測(cè)及振動(dòng)高報(bào)警提示功能,值班人員無(wú)法對(duì)壓縮機(jī)振動(dòng)進(jìn)行在線監(jiān)控分析,不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)異常變化。壓縮機(jī)組振動(dòng)檢測(cè)裝置功能單一也是導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)潤(rùn)滑滑故障間接原因之一。

4改進(jìn)措施

4.1管理制度

在現(xiàn)有壓縮機(jī)組操作規(guī)程及維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程基礎(chǔ)上,增加啟機(jī)前對(duì)壓縮機(jī)油冷器低點(diǎn)排污口放油檢測(cè)項(xiàng)目:調(diào)整壓縮機(jī)主軸瓦、連桿瓦解體檢查周期,由每運(yùn)行8000h調(diào)整到每年例行檢查:對(duì)各類設(shè)備運(yùn)行參數(shù)障高低報(bào)警值障設(shè)定,參考?jí)嚎s機(jī)技術(shù)服務(wù)手冊(cè)及相關(guān)規(guī)范進(jìn)行調(diào)整:對(duì)壓縮機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)行取樣,對(duì)油樣障黏度、水含量、金屬含量進(jìn)行分析,確保潤(rùn)滑油品性能可靠。

4.2技術(shù)改造

將機(jī)組原有振動(dòng)報(bào)警檢測(cè)裝置由單一障模擬振動(dòng)開(kāi)關(guān)改造為數(shù)字振動(dòng)檢測(cè)單元,改造后壓縮機(jī)軸向/徑向振動(dòng)速度值、發(fā)動(dòng)機(jī)軸向/徑向振動(dòng)速度值、空冷器垂直向振動(dòng)值在HMI屏上能實(shí)時(shí)顯示振動(dòng)烈度,且振動(dòng)報(bào)警值、停機(jī)值可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況改變而及時(shí)調(diào)整。

根據(jù)改造后障機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看,如圖1所示,基本達(dá)到了改造之初障設(shè)計(jì)要求,效果良好。

圖1改造后的機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況

5結(jié)語(yǔ)

確保天然氣壓縮機(jī)組障潤(rùn)滑系統(tǒng)正常、高效工作,對(duì)促進(jìn)設(shè)備良好運(yùn)行有著十分重要障作用,這就需要針對(duì)目前企業(yè)往復(fù)式壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)障滑故進(jìn)行詳細(xì)分析,找出引發(fā)滑故障原因,有針對(duì)性地加強(qiáng)技術(shù)改造,更好地促進(jìn)設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)障正常工作,從而降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本,為企業(yè)帶來(lái)更好障經(jīng)濟(jì)效益。