整體式天然氣壓縮機(jī)組排溫及水溫高故障處理

邱 靜，何 劍，向清林，江勝飛，高 杰

（中石油西南油氣田蜀南氣礦，四川瀘州 646000）

1 項(xiàng)目背景

1.1 基本情況

國(guó)內(nèi)某氣田現(xiàn)場(chǎng)，利用一臺(tái)型號(hào)為ZTY265H7 1/2×4的整體式壓縮機(jī)將氣井來(lái)氣增壓輸送至集氣干線(xiàn)，該機(jī)組于1998年3月投運(yùn)，2級(jí)壓縮。2017年11月采取與另外1臺(tái)低壓機(jī)組對(duì)調(diào)的方式對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了改造，將其改為ZTY265M9.5×9.5，由2級(jí)壓縮改為1級(jí)壓縮。截至改造時(shí)，該機(jī)組累計(jì)運(yùn)行117 365 h，機(jī)組吸入壓力0.5～1.5 MPa，排氣壓力3.0 MPa，最大處理氣量15×104m3/d。自改造后，一直存在排溫高故障。之前已更換機(jī)組壓縮缸氣閥[1]、活塞環(huán)，檢查冷卻系統(tǒng)水管線(xiàn)無(wú)氣阻，無(wú)缺水，管線(xiàn)各閘門(mén)開(kāi)啟，潤(rùn)滑油系統(tǒng)各單泵（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）注油正常，機(jī)組余隙已調(diào)到較大位置。

1.2 故障描述

2019年6月26日，因另外1臺(tái)機(jī)組保養(yǎng)，啟用該機(jī)組。10:09，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)為壓縮1#缸排溫139.4 ℃，壓縮2#缸排溫136.3 ℃，動(dòng)力1#缸排溫363 ℃、動(dòng)力2#缸344 ℃，動(dòng)力缸水溫75.6 ℃，壓縮缸水溫72.1 ℃，曲軸箱油溫64.1 ℃，機(jī)組處理天然氣由5×104m3/d下降到3×104m3/d。正常工況下，動(dòng)力缸出水溫度應(yīng)不低于74 ℃，不高于82 ℃；對(duì)壓縮缸的冷卻，應(yīng)遵循如下原則：最低進(jìn)水溫度不低于32.2 ℃，不高于71 ℃；為保證水量，進(jìn)水溫度不應(yīng)比吸入氣體溫度高16.7 ℃以上，除非吸入氣體溫度低于15.6 ℃；水的流量應(yīng)以5.6 ℃的溫升來(lái)規(guī)定[2]。

根據(jù)熱成像儀及測(cè)溫槍測(cè)試，進(jìn)氣溫度24 ℃左右。根據(jù)公式排氣溫度Td=Ts（Pd/Ps）k-1/k；其中，k取1.26，進(jìn)氣壓力Ps=0.62 MPa，排氣壓力Pd=2.01 MPa，進(jìn)氣溫度Ts=307 K（24 ℃），計(jì)算排氣溫度應(yīng)在391 K（118 ℃）左右較正常[3]，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際最高溫差22 ℃左右。

壓縮機(jī)壓縮缸氣閥各段溫度見(jiàn)表1，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)水溫見(jiàn)表2。

表1 改進(jìn)前壓縮缸氣閥各段溫度℃

表2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)水溫情況

圖1 冷卻水及溫度示意

2 分析驗(yàn)證法

2.1 分析驗(yàn)證法簡(jiǎn)介

分析驗(yàn)證法是分析法與驗(yàn)證法的結(jié)合，是通過(guò)事物的某種表現(xiàn)對(duì)事物進(jìn)行分析或者推測(cè)，得出事物出現(xiàn)表象的因素，進(jìn)而通過(guò)對(duì)事物因素的改進(jìn)來(lái)進(jìn)行反向試驗(yàn)得出有利的結(jié)果驗(yàn)證。分析法有多種，常見(jiàn)的有對(duì)比分析法、因果分析法、數(shù)據(jù)分析法等；驗(yàn)證法常見(jiàn)的有兩種，模擬驗(yàn)證法及實(shí)踐驗(yàn)證法。

對(duì)比分析法也叫比較分析法，是通過(guò)實(shí)際數(shù)與基數(shù)的對(duì)比來(lái)提示實(shí)際數(shù)與基數(shù)之間的差異，借以了解經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的成績(jī)和問(wèn)題的一種分析方法。因果分析法是在了解事物運(yùn)轉(zhuǎn)原理的基礎(chǔ)上由事物的源頭改動(dòng)推測(cè)結(jié)果變化，或者由事物的結(jié)果變化推測(cè)其源頭變化的分析方法。數(shù)據(jù)分析法是由事物變化的一連串?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行相互佐證推導(dǎo)，綜合得出造成事物變化結(jié)果的原因的分析方法。

模擬驗(yàn)證法是通過(guò)相關(guān)手段對(duì)事物進(jìn)行模擬分析得出結(jié)論的方法，常見(jiàn)的有電腦模擬、模型對(duì)比等。實(shí)際實(shí)踐驗(yàn)證就是在實(shí)際的事物上進(jìn)行數(shù)據(jù)試驗(yàn)，從而將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，從而佐證出分析原因正確與否的方法。本文采用了因果分析法、數(shù)據(jù)分析法與實(shí)踐驗(yàn)證法對(duì)ZTY天然氣壓縮機(jī)組排溫、水溫高故障進(jìn)行了分析驗(yàn)證。

2.2 故障原因分析

通過(guò)上圖系統(tǒng)的溫度系統(tǒng)流程圖與相關(guān)數(shù)據(jù)表格進(jìn)行因果分析與數(shù)據(jù)對(duì)比，綜合得出造成ZTY壓縮機(jī)組排溫、水溫高故障的原因有以下4個(gè)方面。

（1）壓縮1缸曲軸端進(jìn)氣閥、排氣閥更換后依然存在故障，引起排氣溫度不斷上升，在環(huán)境溫度高時(shí)尤為明顯。

（2）節(jié)溫器因損壞未安裝，冷卻水同時(shí)經(jīng)過(guò)大循環(huán)和小循環(huán)，小循環(huán)的冷卻水未經(jīng)冷卻又再次進(jìn)入動(dòng)力缸、壓縮缸[4]，使冷卻水溫不斷上升。

（3）冷卻系統(tǒng)效果不好，夾套、冷卻管束內(nèi)有積垢，管束翅片被噴漆，散熱器表面較臟。

（4）水泵上水異常，水泵皮帶傳動(dòng)性能降低。

2.3 結(jié)果驗(yàn)證

2.3.1 處置措施根據(jù)上述得出ZTY壓縮機(jī)組排溫、水溫高故障的原因，對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)處置，進(jìn)而查看壓縮機(jī)運(yùn)行后溫度數(shù)據(jù)是否有正確方向的改變。處置措施：①檢修故障進(jìn)排氣閥；②修復(fù)節(jié)溫器或在小循環(huán)前加裝控制閘門(mén)；夏天環(huán)境溫度高時(shí)關(guān)閉冷卻水小循環(huán)；③化學(xué)清洗冷卻循環(huán)水系統(tǒng)；④清洗散熱器、調(diào)整水泵皮帶。

2.3.2 改進(jìn)后的運(yùn)行數(shù)據(jù)

壓縮機(jī)壓縮缸氣閥各段溫度見(jiàn)表3。

改進(jìn)后，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)水溫情況見(jiàn)表4。

3 結(jié)論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)，在上述相應(yīng)處置措施下，壓縮機(jī)的排溫故障問(wèn)題得到有效地改善，從而反向證明了分析原因的可行性，為壓縮機(jī)排溫故障問(wèn)題提供了一種有效的解決方案。但是，為有效預(yù)防壓縮機(jī)組出現(xiàn)排溫系統(tǒng)問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中需要注意以下3個(gè)方面的問(wèn)題：①加強(qiáng)氣閥的維護(hù)保養(yǎng)；②機(jī)組外防腐時(shí)注意避免散熱管束翅片被噴漆；③注意檢查水泵、皮帶完好情況。

表3 改進(jìn)后壓縮缸氣閥各段溫度℃

表4 改進(jìn)后現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)水溫情況℃