采氣中天然氣壓縮機常見故障分析

高峰 馬金晶 彭玉英

摘 要：本文對壓縮機運行過程中可能產(chǎn)生的故障原因進行了分析，由于天然氣壓縮機一旦出現(xiàn)故障狀況，會影響整個管道中天然氣的正常壓縮和輸送，要提高天然氣壓縮機工作的可靠性，最主要的是做好壓縮機故障進行預防工作，在出現(xiàn)故障的情況下能迅速找出壓縮機故障原因，及時排除故障。

關(guān)鍵詞：壓縮機；天然氣；故障；閥片

由于從油氣田中開采出來的天然氣壓力比較低，遠遠達不到將天然氣進行遠距離輸送的壓力要求，因此，要實現(xiàn)天然氣以液態(tài)的形式進行運輸或者用管道遠距離輸送，必須對天然氣進行壓縮或增壓處理。天然氣壓縮機是天然氣生產(chǎn)過程中不可缺少的技術(shù)含量比較高的一種機械設(shè)備，擔負著對不同壓力來氣的壓縮任務，壓縮機可靠性的高低直接決定著其工作性能的好壞。往復式天然氣壓縮機是一種應用十分廣泛的機械設(shè)備，具有穩(wěn)定性強、適用范圍廣、壓縮效率高等優(yōu)點。但其結(jié)構(gòu)較為復雜，在實際生產(chǎn)運行過程中容易故障頻發(fā)，并且故障的診斷過程較為對復雜，需要運用專業(yè)合理的方法才可以達到較好的解決故障的效果。

一、氣閥故障原因分析

氣閥是往復式壓縮機關(guān)鍵的機械部件之一，氣閥的性能不僅關(guān)系到往復式壓縮機的可靠性，而且對壓縮機的功耗和工作效率有著明顯的影響。

（1）閥片故障

閥片是氣閥的關(guān)鍵部件，壓縮機閥片失效的主要形式是折斷或變形，閥片發(fā)生故障就不能保證氣體通道的正常開關(guān)，會造成氣體泄漏與回流。碎裂的閥片將引起復雜的振動，閥片碎片進入氣缸將對氣缸、活塞等部件造成嚴重的破壞。引起閥片故障的原因如下：

1）來氣中含有微小的固體顆粒雜質(zhì)雜物，它們在壓縮機高壓氣流的推動下猛烈撞擊閥片，容易造成閥片損壞，引起閥片故障。

2）彈簧失效或銹蝕。彈簧是氣閥中最易損壞的零部件之一，它的性能好壞直接決定了一個氣閥的使用壽命，由于彈簧的失效引起彈性變化，導致了閥片工況的變化，使閥片停留在升程限制器上的時間延長，將在活塞更接近止點位置或氣流速度更低時才開始關(guān)閉，甚至活塞已到達止點閥片仍未回到閥座上，造成關(guān)閉滯后。此時，活塞已經(jīng)開始了壓縮行程，使吸入的氣體回竄，不僅減少了排氣量，同時閥片在彈簧力和竄出氣流的共同作用下撞向閥座，造成嚴重敲擊，噪聲變大，并且使得閥片和閥座損壞加劇，致使閥片受力不均，開啟和閉合沖擊變大，非常容易使閥片在短時間內(nèi)造成變形或者斷裂。

3）由于天然氣壓縮機壓縮的介質(zhì)天然氣是一種由多種成分組成的混合氣體，其中含有的水分及硫化物是導致閥片腐蝕的主要原因，腐蝕的閥片容易損壞引起故障。

（2）潤滑的影響

在往復式壓縮機實際運行過程中，為了達到良好的潤滑效果，一般注油量都比較大，尤其是在壓縮機大修以后，為了保證壓縮機的氣缸和活塞有良好的潤滑，會加大注油量。但實際生產(chǎn)運行過程中過量的潤滑油又會局部聚集在活塞環(huán)后面的槽中，并在壓縮溫度影響下變稠和炭化，最終導致活塞環(huán)在槽中被卡死?？ㄋ赖幕钊h(huán)不僅降低了氣缸和活塞之間的氣密性，而且過量的潤滑油有可能因氣密不嚴被泄漏的氣體攜帶至活塞另一端污染排氣閥。而排氣閥由于溫度較高，潤滑油容易在此焦化并且形成“積碳”，導致氣閥不能嚴密關(guān)閉，使排氣量明顯降低，致使往復式壓縮機消耗功增加，加快氣閥閥片的磨損和損壞，從而引起氣閥故障。

二、壓縮機機械性能故障原因分析

（1）噪聲異常

往復式壓縮機在生產(chǎn)運行過程中的噪聲主要是敲擊聲，分為正常敲擊聲和非正常敲擊聲。正常的敲擊聲有調(diào)節(jié)器動作產(chǎn)生的敲擊聲、閥門開啟產(chǎn)生的敲擊聲等；非正常的敲擊聲是氣缸內(nèi)的敲擊聲、機身內(nèi)部的敲擊聲等。氣缸內(nèi)的敲擊聲產(chǎn)生的主要原因有氣缸內(nèi)有異物、氣缸進水、活塞歪斜、氣缸和活塞磨損嚴重、桿與活塞的配合出現(xiàn)松動等；機身內(nèi)的敲擊聲產(chǎn)生的主要原因有曲軸的平衡鐵出現(xiàn)松動、十字頭與滑道的間隙過大、十字頭銷與十字頭體的配合間隙過大、曲軸的緊固件出現(xiàn)松動等。當飛輪與軸的配合松動、聯(lián)軸器的裝配不當時也會引起其它部件的敲擊異?，F(xiàn)象。

（2）振動異常

個別部件出現(xiàn)磨損和松動是引起往復式壓縮機振動異常的主要因素。往復式壓縮機在正常工作的狀態(tài)下會有一定幅度的振動，只要振動幅度保持在一定范圍內(nèi)，則這種振動是正常的；當壓縮機振動幅度超過一定值時，就屬于振動異常。當往復式壓縮機過長時間運行時，各組成部件不可避免地會出現(xiàn)磨損和松動的現(xiàn)象，致使各組成部件的連接不好，出現(xiàn)使機組不再維持平衡的慣性力及較大幅度的氣流脈動，最終使壓縮機振動加劇出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

（3）機體過熱

往復式壓縮機在生產(chǎn)運行的過程中，由于其不斷地對天然氣進行壓縮做功，因此會產(chǎn)生較多的熱量，循環(huán)冷卻水雖然可以帶走一部分熱量，但由于做功過程較為頻繁，做功產(chǎn)生的熱量不可能完全被循環(huán)冷卻水帶走，這就導致氣閥、氣缸、活塞等部件的溫度較高，使壓縮機機體的溫度過高時，會給壓縮機的正常生產(chǎn)運行帶來危害。如果往復式壓縮機氣缸的排氣溫度過高時，不僅會使運行狀態(tài)變差，而且會加速零部件的磨損，嚴重時甚至還會引發(fā)撞缸事故和爆炸。導致壓縮機機體過熱的原因很多，主要有級間冷卻效果不好、冷卻水不足、潤滑效果不良、零部件間摩擦阻力過大、活塞桿發(fā)生彎曲等因素。

三、熱力性能故障原因分析

（1）級間壓力不正常

為了節(jié)約能量和提高天然氣壓縮機的壓縮比，一般采用多級壓縮、級間冷卻的工作形式。在正常的工作過程中，前一級的排氣壓力應約等于后一級的進氣應力，如果壓縮機機組中的任何一級的參數(shù)出現(xiàn)異常，都會導致整個壓縮機機組的各級間壓力出現(xiàn)異常的現(xiàn)象。一般來說，氣閥、活塞環(huán)等部件出現(xiàn)磨損是產(chǎn)生級間壓力不正常的主要原因。

（2）氣量不正常

氣量不正常是指往復式壓縮機處理天然氣的進氣量或排氣量與正常工作時的數(shù)值相差較大，引起壓縮機氣量不正常的原因很多，因為氣量、溫度、壓力等各個熱力學參數(shù)之間都是相互影響的，任何一個熱力學參數(shù)發(fā)生改變都會引起氣量的變化?？偟膩砜?，引起往復式壓縮機氣量不正常的原因主要有壓縮腔不嚴密而發(fā)生壓縮泄漏、電動機的轉(zhuǎn)速過低、氣缸密封不好、汽缸蓋及氣缸填料漏氣、進氣部件的濾清器堵塞等因素。

（3）排氣溫度異常

在往復式壓縮機的生產(chǎn)運行過程中，有時會出現(xiàn)排氣溫度增高的現(xiàn)象，出現(xiàn)這種情況最可能的原因是壓縮機的級間冷卻效果出現(xiàn)了惡化問題，這樣就會使下一級的排氣溫度升高，不僅影響了壓縮機的工作效率，而且也危害了壓縮機組的正常運行。在排氣溫度升高出現(xiàn)異常的情況下，應當綜合考慮氣量、溫度、壓力等各參數(shù)之間的關(guān)系，找出出現(xiàn)問題的根源。

（4）排氣壓力異常

壓縮機排氣壓力出現(xiàn)異常的情況，主要是排氣壓力降低，在這種情況下經(jīng)壓縮機壓縮后的氣體量不能滿足正常的流量需求。當排氣壓力降低時，很有可能是壓縮機出現(xiàn)了故障，這些故障的原因與級間壓力不正常和氣量不正常的原因有些相似，可以參照查找故障問題。

結(jié)束語

壓縮機在生產(chǎn)運行過程中不可避免地會出現(xiàn)故障問題，如果能及時地對故障進行排除，則會在很大程度上提高壓縮機運行的可靠性和工作效率。平時應對天然氣壓縮機在運行過程中可能出現(xiàn)的故障原因進行匯總和分析，加強天然氣壓縮機的檢修維護工作，積極采用先進的檢測技術(shù)對壓縮機的運行狀態(tài)進行檢測。

參考文獻：

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