淺析某天然氣處理終端閃蒸汽壓縮機(jī)潤(rùn)滑油異常消耗原因

曾強(qiáng)

（中海石油深海開(kāi)發(fā)有限公司，廣東 深圳 518000）

閃蒸氣壓縮機(jī)是中海石油某天然氣處理終端凝析油穩(wěn)定單元的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)回收凝析油中閃蒸出的天然氣組分，該類型的壓縮機(jī)屬于活塞式壓縮機(jī)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，在十字頭作用下將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞桿往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)天然氣的壓縮。自從機(jī)組投用以來(lái)滑油消耗一直在20L/d 左右，與說(shuō)明書(shū)提供的參考數(shù)據(jù)10L/d有較大差距。 機(jī)組潤(rùn)滑油選用進(jìn)口 SHELL COMPRESSOR OIL S4 PV 190 潤(rùn)滑油，每桶折合人民幣2 萬(wàn)余元?；拖牧看螅a(chǎn)成本高昂，每天每臺(tái)多消耗10L 潤(rùn)滑油，每年每臺(tái)多消耗潤(rùn)滑油成本約36 萬(wàn)元，同時(shí)注入氣缸的潤(rùn)滑油隨壓縮天然氣進(jìn)入下游系統(tǒng)，在脫水單元聚集，污染分子篩，影響天然氣脫水效果，增加分子篩更換成本。

1 閃蒸汽壓縮機(jī)背景

閃蒸氣壓縮機(jī)ZWD710 -ES604/3 主機(jī)為美國(guó)通用電氣公司GEMINI ES604 天然氣壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為南陽(yáng)防爆集團(tuán)有限公司的YBXn560-10W 隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)。撬裝結(jié)構(gòu)，壓縮機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。壓縮機(jī)三級(jí)分級(jí)壓縮，機(jī)組設(shè)計(jì)為一級(jí)進(jìn)氣壓力420～500KpaA、一級(jí)進(jìn)氣溫度 50.08℃、 一 級(jí) 排 氣 壓 力1220KpaA、一級(jí)排氣量2148Nm3/h；二級(jí)進(jìn)氣壓力1220KpaA、二級(jí)進(jìn)氣溫度46.38℃、二級(jí)排氣壓力3000KpaA、二級(jí)排氣量5493Nm3/h；三級(jí)進(jìn)氣壓力3000KpaA、三級(jí)進(jìn)氣溫度29.06℃、三級(jí)排氣壓力7000KpaA、三級(jí)排氣量10050Nm3/h 的工況。

ES604 壓縮機(jī)為對(duì)稱平衡型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，4 列4缸，3 級(jí)壓縮。主要由機(jī)體、十字頭滑道體、氣缸、曲軸、連桿、十字頭、活塞、冷卻系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)等組成。曲軸前端為動(dòng)力輸入端，安裝聯(lián)軸器，后端配置潤(rùn)滑系統(tǒng)，曲軸通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)體油泵和注油器。氣缸頭端設(shè)置可調(diào)余隙容積缸，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)排氣量。

2 潤(rùn)滑油系統(tǒng)組成分析

閃蒸氣壓縮機(jī)有兩個(gè)獨(dú)立的潤(rùn)滑系統(tǒng)，分別為機(jī)體潤(rùn)滑系統(tǒng)和氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)，機(jī)體潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑傳動(dòng)裝置，氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑氣缸和填料，主油泵和氣缸注油器由曲軸后端銷(xiāo)直接驅(qū)動(dòng)。潤(rùn)滑油通過(guò)油冷器與經(jīng)空冷器冷卻的循環(huán)冷卻液進(jìn)行熱交換冷卻，溫控閥控制冷卻后的潤(rùn)滑油溫度滿足要求。潤(rùn)滑油系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖如圖1。

圖1 閃蒸汽壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)流程圖

2.1 機(jī)體潤(rùn)滑系統(tǒng)

潤(rùn)滑油路：機(jī)體油池→主油泵→油冷器、溫控閥→油濾器→主軸承、十字頭滑道、后端蓋齒輪系。主油泵為齒輪泵，主油泵送出的壓力油經(jīng)油冷器、油濾器分配給各主軸承和十字頭滑道，潤(rùn)滑主軸承和十字頭摩擦副。主軸承潤(rùn)滑油又經(jīng)過(guò)曲軸內(nèi)流道進(jìn)入連桿軸承，再經(jīng)連桿油孔被送往連桿小頭襯套，最后潤(rùn)滑油經(jīng)連桿小頭襯套、十字頭襯套被送回油箱。預(yù)潤(rùn)滑油泵在機(jī)組啟動(dòng)前可預(yù)潤(rùn)滑各傳動(dòng)裝置。油濾器設(shè)潤(rùn)滑油阻力指示計(jì)，指針位于黃色或紅色區(qū)域更換濾芯。設(shè)置補(bǔ)充油箱和低油壓停機(jī)保護(hù)裝置。設(shè)置帶自動(dòng)溫控的侵入式潤(rùn)滑油電加熱器。各摩擦副磨損造成油壓降低時(shí)，可通過(guò)調(diào)壓閥調(diào)整油壓。設(shè)置低油壓和低油位停機(jī)保護(hù)裝置。為了減少加油頻率，機(jī)組設(shè)置補(bǔ)充油箱自動(dòng)補(bǔ)油，補(bǔ)油管線與MURPHY LM301-EX 液位計(jì)上部相連，LM301-EX 液位計(jì)具有低油位停機(jī)和自動(dòng)補(bǔ)油功能，使機(jī)體油池油位控制在規(guī)定高度。

2.2 氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)

潤(rùn)滑油路：機(jī)體油池→主油泵→油濾器→注油器→無(wú)油流開(kāi)關(guān)→分配器→單向閥→氣缸、填料各潤(rùn)滑點(diǎn)。分配器定量供給每個(gè)注油點(diǎn)潤(rùn)滑油，各注油點(diǎn)前設(shè)單向閥。設(shè)置手動(dòng)注油裝置，機(jī)組啟動(dòng)前可手動(dòng)預(yù)潤(rùn)滑各潤(rùn)滑點(diǎn)。設(shè)置氣缸和填料無(wú)油流停機(jī)保護(hù)裝置。設(shè)置低油位停機(jī)保護(hù)裝置。為減小加油頻率，設(shè)置補(bǔ)充油箱自動(dòng)補(bǔ)油。

3 壓縮機(jī)故障現(xiàn)象

隨機(jī)調(diào)取連續(xù)10 天的巡檢記錄表，對(duì)閃蒸汽壓縮機(jī)潤(rùn)滑油消耗量做一個(gè)統(tǒng)計(jì)對(duì)比，潤(rùn)滑油損耗記錄如表1。

從表1 可以看出，閃蒸氣壓縮機(jī)潤(rùn)滑油損耗平均為20.2L/d，每天消耗量浮動(dòng)不大，在2L 以內(nèi)。一桶滑油PV190（209L）僅能使用10 天左右，平均每4 天左右需要手動(dòng)給閃蒸氣壓縮機(jī)補(bǔ)油箱補(bǔ)充一次油（補(bǔ)油箱容積大概100L）。無(wú)形中增加了現(xiàn)場(chǎng)操作的工作量。并且如果一旦補(bǔ)油不及時(shí)，還會(huì)引起潤(rùn)滑油低液位報(bào)警停機(jī)，直接影響現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)，給現(xiàn)場(chǎng)造成了較大的負(fù)擔(dān)。

表1 潤(rùn)滑油連續(xù)10 天滑油損耗統(tǒng)計(jì)表

4 潤(rùn)滑油異常消耗故障原因分析

根據(jù)閃蒸氣壓縮機(jī)工作原理及潤(rùn)滑油系統(tǒng)組成分析可能造成潤(rùn)滑油消耗量大的原因，我們不難得出潤(rùn)滑油異常消耗的因果邏輯圖如圖2。

圖2 閃蒸氣壓縮機(jī)滑油損耗大因果邏輯圖

根據(jù)因果邏輯圖，可以大概找出來(lái)9 個(gè)直接故障點(diǎn)：注油器故障、油分配器故障、滑油泵流量超標(biāo)、刮油環(huán)泄漏量大、擋油環(huán)未安裝、滑油管線泄漏、油冷器內(nèi)漏、環(huán)境溫度高等。對(duì)每個(gè)故障點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查，找出潤(rùn)滑油消耗量大的主要原因，并制定表2。

表2 潤(rùn)滑油消耗量大主要原因分析表

5 故障原因排查與測(cè)試

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組運(yùn)行情況，對(duì)上述故障原因由易到難逐項(xiàng)進(jìn)行排查。

5.1 跑冒滴漏檢查

首先是檢查外漏和內(nèi)漏情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，未發(fā)現(xiàn)明顯跑冒滴漏現(xiàn)象，潤(rùn)滑油系統(tǒng)管線、設(shè)備均正常，排除外漏情況。對(duì)滑油冷卻器進(jìn)行內(nèi)漏檢查，查閱資料發(fā)現(xiàn)，該滑油冷卻器屬于管殼式冷卻器，冷卻液走管程，潤(rùn)滑油走殼程，如果管程出現(xiàn)泄漏，那么高壓（約340KPa）的潤(rùn)滑油會(huì)泄漏到管程冷卻液（約200KPa）中，造成滑油的消耗，故通過(guò)檢測(cè)冷卻液的成分來(lái)判斷有無(wú)內(nèi)漏的發(fā)生，通過(guò)對(duì)冷卻劑取樣化驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油成分，因此排除滑油冷卻器內(nèi)漏。分析環(huán)境溫度的影響，為進(jìn)一步確認(rèn)氣候環(huán)境，我們查閱了高欄終端總體施工方案，經(jīng)查詢得知海域年平均氣溫為22.9℃，月平均最高溫度33.3℃，月平均最低溫度7.1℃。屬于熱帶海洋性季風(fēng)與亞熱帶大陸性季風(fēng)環(huán)流相互影響，并以海洋性季風(fēng)氣候?yàn)橹饕卣鞯膮^(qū)域性過(guò)渡型氣候。查閱分析巡檢記錄可知，環(huán)境溫度對(duì)潤(rùn)滑油消耗的影響不大，因此排除環(huán)境溫度的影響?；钊麠U跳動(dòng)影響，根據(jù)近兩年的年檢記錄，活塞桿跳動(dòng)量均符合規(guī)范要求，因此可排除這個(gè)故障原因。剩下需要對(duì)潤(rùn)滑油泵流量進(jìn)行復(fù)核、拆解中間體擋油環(huán)、刮油環(huán)檢查狀態(tài)。因?yàn)樽⒂推髡{(diào)節(jié)和潤(rùn)滑油油位調(diào)節(jié)需要不斷啟停機(jī)組進(jìn)行測(cè)試，一旦不注意會(huì)引起機(jī)組停機(jī)，因此安排在最后排查。

5.2 潤(rùn)滑油泵、擋油環(huán)、刮油環(huán)檢查

閃蒸氣壓縮機(jī)潤(rùn)滑油泵采用的是螺桿泵，設(shè)計(jì)排量為20L/h，為排除滑油泵對(duì)油耗的影響，在空載運(yùn)行下，短時(shí)間測(cè)試其排量，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)其流量基本為設(shè)計(jì)流量，因此排除此故障原因。拆檢擋油環(huán)：拆開(kāi)壓縮機(jī)氣缸蓋板,發(fā)現(xiàn)擋油板正確的安裝在十字頭滑道至刮油環(huán)之間, 且擋板緊固程度適中，距十字頭距離合適，可以起到良好的檔油作用。故排除擋油環(huán)安裝不到位的影響因素，拆檢擋油環(huán)時(shí)要注意站位，做好設(shè)備電氣隔離，防止機(jī)組誤啟動(dòng)，以下需要拆檢機(jī)組本體設(shè)備時(shí)，都需要注意能源隔離，不再贅述。拆檢刮油環(huán)：依次拆除一二三級(jí)共四個(gè)氣缸的活塞桿，取出刮油環(huán)，檢查四個(gè)氣缸活塞桿上的刮油環(huán)安裝情況。刮油環(huán)的刀口面應(yīng)朝向曲軸箱側(cè)，使得活塞桿從曲軸箱帶過(guò)來(lái)的潤(rùn)滑油被刮下來(lái)重現(xiàn)返回曲軸箱。拆檢發(fā)現(xiàn)三級(jí)壓縮的兩個(gè)氣缸刮油環(huán)都裝反了,刮油環(huán)沒(méi)起到作用，使得潤(rùn)滑油隨著活塞桿到中段的排油管線排走，造成耗油量增多。重新調(diào)整三級(jí)氣缸的刮油環(huán)安裝方向，回裝活塞桿，解除隔離再啟機(jī)測(cè)試，經(jīng)記錄如表3。由表3 可以看出，重新調(diào)整安裝三級(jí)氣缸的刮油環(huán)后，閃蒸氣壓縮機(jī)每天的潤(rùn)滑油消耗量降低了約2L/d。

表3 潤(rùn)滑油消耗統(tǒng)計(jì)表（調(diào)整刮油環(huán)后）

5.3 檢查注油器注油頻率

注油器要求注油頻率為：一二級(jí)氣缸潤(rùn)滑注油頻率為24 秒（過(guò)油指示器會(huì)閃爍），三級(jí)氣缸潤(rùn)滑注油頻率為17秒。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)壓縮機(jī)注油器注油頻率進(jìn)行計(jì)時(shí)測(cè)試。統(tǒng)計(jì)如表4。

表4 注油器注油頻率統(tǒng)計(jì)表

注油器工作正常，但經(jīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，注油頻率稍快。調(diào)整注油器行程，需要注意每次只旋轉(zhuǎn)一點(diǎn)，防止調(diào)節(jié)過(guò)大，造成過(guò)油指示器不動(dòng)作，引起機(jī)組停機(jī)，甚至注油器行程完全失效，不注油引起活塞拉缸。調(diào)整注油器需要有耐心，反復(fù)分布多次操作、計(jì)數(shù)，至少需要兩個(gè)人配合默契，溝通順暢。

注油器注油頻率調(diào)整到一二級(jí)氣缸潤(rùn)滑注油頻率為24 秒，三級(jí)氣缸潤(rùn)滑注油頻率為17 秒左右后，重新跟蹤潤(rùn)滑油消耗情況，統(tǒng)計(jì)如表5。

表5 潤(rùn)滑油消耗統(tǒng)計(jì)表（調(diào)整注油器注油頻率后）

由表5 可以看出，重新調(diào)整注油器注油頻率后，閃蒸氣壓縮機(jī)每天的潤(rùn)滑油消耗量再次降低了約2.5L/d。

5.4 檢查調(diào)整潤(rùn)滑油液位

對(duì)曲軸箱的油位進(jìn)行測(cè)量后發(fā)現(xiàn)補(bǔ)油開(kāi)關(guān)的位置偏高，當(dāng)壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滑油的液位接近High 區(qū)，由于壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)曲軸會(huì)將曲軸箱側(cè)的滑油甩到曲軸和內(nèi)壁上，所以啟機(jī)時(shí)的油位會(huì)比停機(jī)時(shí)高一些，實(shí)際停機(jī)時(shí)的油位是超過(guò)High 線的。當(dāng)曲軸箱內(nèi)的油位過(guò)高時(shí)，曲軸箱內(nèi)的油會(huì)被曲軸甩起而溢到十字塊滑道，十字頭滑塊將潤(rùn)滑油擊打到擋油環(huán)上，雖然擋油環(huán)安裝沒(méi)有問(wèn)題，但一旦過(guò)量的潤(rùn)滑油沖擊擋油環(huán)，也會(huì)影響擋油環(huán)的檔油效果，從而造成過(guò)量的潤(rùn)滑油從中間的排油管線流失，曲軸箱液位降低，補(bǔ)油開(kāi)關(guān)又持續(xù)補(bǔ)油。因此補(bǔ)油開(kāi)關(guān)的位置不能安裝太高。

利用連通器原理，調(diào)整補(bǔ)油開(kāi)關(guān)的安裝高度，將曲軸箱的液位調(diào)至正常RUN 區(qū)。再重新啟動(dòng)機(jī)組，監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油消耗情況，記錄如表6。

表6 潤(rùn)滑油消耗統(tǒng)計(jì)表（調(diào)整曲軸箱潤(rùn)滑油液位后）

由表6 可以看出，重新調(diào)整曲軸箱潤(rùn)滑油液位后，閃蒸氣壓縮機(jī)每天的潤(rùn)滑油消耗量下降到11.4L/d，比較接近操作維修手冊(cè)提供的參考數(shù)據(jù)10L/d。

6 結(jié)論

對(duì)閃蒸氣壓縮機(jī)滑油消耗量大的故障進(jìn)行深入排查與分析，并根據(jù)排查的故障點(diǎn)對(duì)閃蒸氣壓縮機(jī)進(jìn)行逐項(xiàng)檢查調(diào)整，對(duì)比試驗(yàn)，成功將潤(rùn)滑油消耗量降至11.4L/d，基本與設(shè)備操作維修手冊(cè)提供的參考值相近。調(diào)整后的壓縮機(jī)，氣缸注入量控制在較合適的范圍，減少下游工藝系統(tǒng)中潤(rùn)滑油的聚集，減輕對(duì)脫水單元的影響。且補(bǔ)油頻率減半，減少了現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)油工作量。潤(rùn)滑油消耗從20.2L/d 降到了11.4L/d，為公司節(jié)省了一大筆生產(chǎn)成本。同時(shí)，也為其他活塞式壓縮機(jī)同類故障排查提供了參考。