往復式壓縮機潤滑系統(tǒng)故障分析與改進措施

1概述

1.1研究目的

陜西省天然氣股份有限公司是負責陜西全省天然氣長輸管網的規(guī)劃、建設、運營和管理,以天然氣長輸管網建設運營為核心,集下游分銷業(yè)務于一體的國有大型綜合天然氣供應商,目前已建成11條天然氣長輸管道,總里程接近3000km,年輸氣能力達到130億m3,成為了國內管網里程最長、輸氣規(guī)模最大、市場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40余臺（套）,其作用主要是將天然氣壓縮加壓后,通過長距離高壓輸送管道,向下游用戶輸送天然氣。因此,如何確保天然氣壓縮機安全平穩(wěn)運行,直接影響著全陜西境內天然氣供應的穩(wěn)定性,具有極其重要的社會意義。

1.2問題的提出

天然氣壓縮機一般分為往復式壓縮機和離心式壓縮機兩種,其中往復式壓縮機以其結構簡單、技術成熟的特點,在天然氣輸配領域有著非常廣泛的應用。對于往復式壓縮機來說,在實際使用過程中,氣體組分、參數等變化會對機組運行產生一定的影響,尤其是機組潤滑系統(tǒng)一旦出現故障或問題,產生的不良后果往往非常嚴重。2018年該公司一臺往復式壓縮機在運行過程中,由于潤滑系統(tǒng)出現故障,導致機組曲軸磨損嚴重,造成直接經濟損失40余萬元。

本文主要介紹往復式壓縮機運行過程中幾種常見的潤滑系統(tǒng)故障類型,結合陜西省天然氣股份有限公司天然氣壓縮機運行的實際情況,分析總結設備產生故障的原因,并提出有效的解決措施,為同類型壓縮機故障的解除提供參考。

2幾種常見的潤滑系統(tǒng)故障類型

2.1潤滑油泵失效

壓縮機中的潤滑油泵主要靠曲軸箱內的鏈輪提供動力,曲軸的轉動通過鏈輪帶動潤滑油泵工作,通過柱塞泵及其他潤滑系統(tǒng)管路,最終完成機組各部件的潤滑工作。潤滑油泵與鏈輪之間的接觸部位,通常使用丁腈橡膠材質的唇形軸封進行密封,這類油封長期浸泡在油品中會逐漸老化失效,從而造成潤滑油的泄漏損失,當泄漏損失量達到一定程度后,潤滑油泵在工作過程中會難以抽吸,導致潤滑部位得不到足夠的潤滑,造成設備損壞。

2.2密封失效

天然氣壓縮機工作環(huán)境一般較差,部分壓縮機甚至在露天使用,長期在惡劣條件下運行,會加速油泵注油口及油箱密封等部件橡膠材料的老化失效,從而進一步加速水汽、雜質等侵入油箱,造成潤滑油乳化的情況,潤滑性能嚴重下降,無法實現正常使用目標。潤滑性能嚴重下降,還會造成設備軸承損壞、拉缸、泄漏等情況的發(fā)生,嚴重時還會導致整個系統(tǒng)崩潰、失效。

2.3機組振動

對于往復式壓縮機來說,機組振動與設備正常運行聯系緊密,不僅會影響設備的平穩(wěn)運轉,還會大幅度降低設備使用壽命。機組的連續(xù)振動還會導致內部潤滑油的不規(guī)則運動,對潤滑系統(tǒng)的有效工作產生非常不利的影響。設備安裝過程中的質量問題以及管道內流體介質的周期性運行,都是機組產生振動的重要原因。

2.4潤滑油效率降低

潤滑油型號的選擇與使用,對整個潤滑系統(tǒng)有著非常重要的作用,潤滑油的性能直接決定了設備的潤滑效率。如果沒有選擇與設備型號、性能相匹配的潤滑油品,就會導致設備潤滑效率大幅度降低,增加潤滑油的消耗,嚴重的還會降低設備使用壽命。

3案例分析

現結合2018年陜西省天然氣股份有限公司往復式壓縮機在運行過程中的潤滑系統(tǒng)故障,導致機組曲軸磨損的實際案例,分析導致該故障的直接及間接原因。

3.1直接原因

3.1.1潤滑油壓力及溫度

檢查壓縮機油壓歷史數據發(fā)現,壓縮機正常運行油壓為0.4MPa(標準值為0.35～0.42MPa）,發(fā)生故障前機組油壓從0.37MPa降至0.23MPa,油壓低是造成機組潤滑故障的直接原因之一:該壓縮機技術服務手冊規(guī)定選用潤滑油型號為CD-10w/40或CC-10w/30,油溫標準范圍為54～74℃,發(fā)生故障時壓縮機運行潤滑油溫度為65～66℃,與歷史數據對比有所升高(升高約7～8℃）,油溫較高會降低潤滑效率,是造成機組潤滑故障的另一個直接原因。

3.1.2潤滑油乳化及混有雜質

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

3.2間接原因

3.2.1機組油壓報警參數設置不合理

壓縮機正常運行時油壓為0.35～0.42MPa,報警值設置為0.22MPa,停機值設置為0.21MPa:檢查歷史運行參數,潤滑油壓力從0.35MPa下降至0.23MPa約20min,報警功能未啟動。依據《石油及天然氣工業(yè)用往復壓縮機》(GBT20322一2006）及API618障規(guī)定,油壓低報警停機值障設定為運行值障90%,低報警值可以更接近運行值。壓縮機組報警參數設置不合理是導致機組出現潤滑滑故障間接原因之一。

3.2.2機組振動檢測裝置功能單一

壓縮機配備障振動報警檢測裝置為單一障模擬振動開關,不具備振動量檢測及振動高報警提示功能,值班人員無法對壓縮機振動進行在線監(jiān)控分析,不能及時發(fā)現振動異常變化。壓縮機組振動檢測裝置功能單一也是導致機組出現潤滑滑故障間接原因之一。

4改進措施

4.1管理制度

在現有壓縮機組操作規(guī)程及維護保養(yǎng)規(guī)程基礎上,增加啟機前對壓縮機油冷器低點排污口放油檢測項目:調整壓縮機主軸瓦、連桿瓦解體檢查周期,由每運行8000h調整到每年例行檢查:對各類設備運行參數障高低報警值障設定,參考壓縮機技術服務手冊及相關規(guī)范進行調整:對壓縮機潤滑油進行取樣,對油樣障黏度、水含量、金屬含量進行分析,確保潤滑油品性能可靠。

4.2技術改造

將機組原有振動報警檢測裝置由單一障模擬振動開關改造為數字振動檢測單元,改造后壓縮機軸向/徑向振動速度值、發(fā)動機軸向/徑向振動速度值、空冷器垂直向振動值在HMI屏上能實時顯示振動烈度,且振動報警值、停機值可以根據現場工況改變而及時調整。

根據改造后障機組實際運行情況來看,如圖1所示,基本達到了改造之初障設計要求,效果良好。

圖1改造后的機組實際運行情況

5結語

確保天然氣壓縮機組障潤滑系統(tǒng)正常、高效工作,對促進設備良好運行有著十分重要障作用,這就需要針對目前企業(yè)往復式壓縮機潤滑系統(tǒng)出現障滑故進行詳細分析,找出引發(fā)滑故障原因,有針對性地加強技術改造,更好地促進設備潤滑系統(tǒng)障正常工作,從而降低企業(yè)運營成本,為企業(yè)帶來更好障經濟效益。