往復(fù)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(zé)陜西全省天然氣長輸管網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)、運營和管理,以天然氣長輸管網(wǎng)建設(shè)運營為核心,集下游分銷業(yè)務(wù)于一體的國有大型綜合天然氣供應(yīng)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(nèi)管網(wǎng)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(nèi)天然氣供應(yīng)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(fù)式壓縮機和離心式壓縮機兩種,其中往復(fù)式壓縮機以其結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟的特點,在天然氣輸配領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。對于往復(fù)式壓縮機來說,在實際使用過程中,氣體組分、參數(shù)等變化會對機組運行產(chǎn)生一定的影響,尤其是機組潤滑系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障或問題,產(chǎn)生的不良后果往往非常嚴(yán)重。2018年該公司一臺往復(fù)式壓縮機在運行過程中,由于潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障,導(dǎo)致機組曲軸磨損嚴(yán)重,造成直接經(jīng)濟損失40余萬元。

本文主要介紹往復(fù)式壓縮機運行過程中幾種常見的潤滑系統(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運行的實際情況,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(nèi)的鏈輪提供動力,曲軸的轉(zhuǎn)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(zhì)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(dāng)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(dǎo)致潤滑部位得不到足夠的潤滑,造成設(shè)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(zhì)等侵入油箱,造成潤滑油乳化的情況,潤滑性能嚴(yán)重下降,無法實現(xiàn)正常使用目標(biāo)。潤滑性能嚴(yán)重下降,還會造成設(shè)備軸承損壞、拉缸、泄漏等情況的發(fā)生,嚴(yán)重時還會導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰、失效。

2.3機組振動

對于往復(fù)式壓縮機來說,機組振動與設(shè)備正常運行聯(lián)系緊密,不僅會影響設(shè)備的平穩(wěn)運轉(zhuǎn),還會大幅度降低設(shè)備使用壽命。機組的連續(xù)振動還會導(dǎo)致內(nèi)部潤滑油的不規(guī)則運動,對潤滑系統(tǒng)的有效工作產(chǎn)生非常不利的影響。設(shè)備安裝過程中的質(zhì)量問題以及管道內(nèi)流體介質(zhì)的周期性運行,都是機組產(chǎn)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(shè)備的潤滑效率。如果沒有選擇與設(shè)備型號、性能相匹配的潤滑油品,就會導(dǎo)致設(shè)備潤滑效率大幅度降低,增加潤滑油的消耗,嚴(yán)重的還會降低設(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)式壓縮機在運行過程中的潤滑系統(tǒng)故障,導(dǎo)致機組曲軸磨損的實際案例,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潤滑油壓力及溫度

檢查壓縮機油壓歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),壓縮機正常運行油壓為0.4MPa(標(biāo)準(zhǔn)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(shù)服務(wù)手冊規(guī)定選用潤滑油型號為CD-10w/40或CC-10w/30,油溫標(biāo)準(zhǔn)范圍為54～74℃,發(fā)生故障時壓縮機運行潤滑油溫度為65～66℃,與歷史數(shù)據(jù)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(zhì)

在對壓縮機潤滑系統(tǒng)檢查時發(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滑油系統(tǒng),導(dǎo)致潤滑油乳化、潤滑作用降低:同時在清洗油濾器時發(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(dǎo)致部分潤滑部位失效,更嚴(yán)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(zhì)是導(dǎo)致機組出現(xiàn)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(shù)設(shè)置不合理

壓縮機正常運行時油壓為0.35～0.42MPa,報警值設(shè)置為0.22MPa,停機值設(shè)置為0.21MPa:檢查歷史運行參數(shù),潤滑油壓力從0.35MPa下降至0.23MPa約20min,報警功能未啟動。依據(jù)《石油及天然氣工業(yè)用往復(fù)壓縮機》(GBT20322一2006）及API618障規(guī)定,油壓低報警停機值障設(shè)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(shù)設(shè)置不合理是導(dǎo)致機組出現(xiàn)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(guān),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(xiàn)振動異常變化。壓縮機組振動檢測裝置功能單一也是導(dǎo)致機組出現(xiàn)潤滑滑故障間接原因之一。

4改進措施

4.1管理制度

在現(xiàn)有壓縮機組操作規(guī)程及維護保養(yǎng)規(guī)程基礎(chǔ)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(diào)整壓縮機主軸瓦、連桿瓦解體檢查周期,由每運行8000h調(diào)整到每年例行檢查:對各類設(shè)備運行參數(shù)障高低報警值障設(shè)定,參考壓縮機技術(shù)服務(wù)手冊及相關(guān)規(guī)范進行調(diào)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(shù)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(guān)改造為數(shù)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(jù)現(xiàn)場工況改變而及時調(diào)整。

根據(jù)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(shè)計要求,效果良好。

圖1改造后的機組實際運行情況

5結(jié)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(shè)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(fù)式壓縮機潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)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(shù)改造,更好地促進設(shè)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(jīng)濟效益。