壓氣站投產調試階段常見故障原因分析

田小民 張 碩

中國石油西氣東輸管道公司，江蘇 邳州 221300

0 前言

天然氣作為清潔能源已逐漸普及，天然氣管網增壓工程進入了跨越式發展階段。在壓氣站建設過程中，由于施工不規范、邏輯聯鎖保護功能臨時屏蔽等原因，導致延誤調試周期或者損壞現場設備的情況時有發生，針對這些常見問題進行分析和探討，提出相應的解決措施。

1 常見故障原因分析

1.1 油沖洗時間過長

在潤滑油系統施工安裝階段，難免會有金屬屑、砂粒等雜質進入潤滑油工藝系統，為保證壓縮機組運行的安全、穩定、可靠，在設備運行前，油沖洗是必不可少的流程。一般油沖洗在30 d左右能夠完成，但由于現場實際情況各不同，有的時間跨度接近100 d，會直接影響整個機組調試的進度。

通過現場分析，一般造成油沖洗時間較長的主要原因有：運輸、安裝過程未采取預防雜質進入管網的措施，造成進入管路的雜質較多；沖洗工藝方案對沖洗用的臨時管道、盲板位置等設計不當，造成局部管路未能沖洗；沖洗方案沒有針對油冷器等特殊設備、特殊位置做出專門的方案，耽誤了時間；施工人員對油沖洗重視程度不夠，沒有按設備廠家的規定在最大允許流速和最大可能溫差條件下進行沖洗；沒有及時更換油過濾器濾芯；現場人員經驗不足，對油沖洗過程中的注意事項不熟悉，造成油沖洗時間大大增加［1］。

1.2 干氣密封損壞

離心式壓縮機一般采用干氣密封的密封方式。因為干氣密封設計精密，對密封氣氣質要求較高，一旦有雜質進入干氣密封，就很有可能對其造成損壞。比如，某壓氣站在調試工程師啟機過程中，發現2#壓縮機的非驅動端干氣密封主排氣壓力達到450 kPa，遠遠高于正常值150 kPa，排除壓力變送器的故障后，鎖定為干氣密封損壞。現場拆除該干氣密封，發現兩級干氣密封內都有潤滑油和微小的顆粒狀雜質。

干氣密封內有潤滑油，原因大多為隔離氣系統沒有正確投入使用，隔離氣的作用就是為了防止軸承潤滑油進入干氣密封。此時，如果潤滑油泵處于運行狀態，缺少了隔離氣的隔離保護作用，潤滑油就會進入干氣密封系統。而造成隔離氣失效的情況有：空壓機沒有運行且氮氣瓶內沒有充N2或者N2不足；壓縮空氣和氮氣瓶的供氣手閥沒有打開；隔離氣調壓閥故障，沒有正常打開；N2保護系統的電磁閥故障，在壓縮空氣壓力較低時不能自動開啟。

干氣密封內有雜質，要么是由于干氣密封濾芯損壞或者濾芯太臟無法過濾掉雜質，主密封氣將雜質帶入干氣密封；要么是在施工安裝過程中，工藝管網內殘留的雜質沒有清潔干凈，在壓縮機機體內倒流入干氣密封。

主密封氣和機體內的氣體壓差較小是造成機體內的工藝氣倒流入干氣密封的主要原因，可能的原因是：在壓縮機機體充壓前沒有正確投用主密封氣；壓縮機內的氣體還沒放空或放空不完全的情況下，關閉了干氣密封供氣閥；干氣密封氣調壓閥故障，造成密封氣與腔體內的壓差較小。

干氣密封作為壓縮機重要的組成部分，一旦損壞，會造成較大的經濟損失；同時由于采購周期較長，也會對調試周期有很大影響［2］。

1.3 潤滑油過溫碳化

壓縮機組對礦物油的溫度有嚴格要求，一般最低20℃左右，最高不超過80℃。某壓氣站的潤滑油橇采用液脹式溫度控制器TC和溫度保護開關TSH來控制潤滑油的溫度，溫度控制器TC設定值為50℃，溫度保護開關TSH設定保護值為80℃。當油箱內溫度低于50℃時，加熱器開始加熱，高于50℃加熱器停止加熱。如果溫度控制器TC故障，當潤滑油溫度達到80℃時，溫度保護開關TSH動作，以停止加熱器工作。但是此壓氣站在投產調試階段，油溫曾一度高達120℃，造成潤滑油碳化，油箱內所有潤滑油無法繼續使用，經濟損失較大。調試人員對潤滑油溫度控制器TC和溫度保護開關TSH控制進行邏輯分析后發現，TSH沒有直接控制溫度開關，而是由現場接入站控機柜間PLC，通過邏輯判斷后輸出信號傳至馬達控制中心MCC。如果PLC及MCC等環節出現問題，會導致加熱器持續加熱而溫度保護開關TSH卻起不到保護作用。此后該壓氣站通過硬接線將TSH信號從PLC并聯接入MCC，由TSH動作直接控制加熱器停止。

1.4 潤滑油輔助油泵啟動不及時

壓縮機機組運行過程中，潤滑油由潤滑油橇的主潤滑油泵提供，當主潤滑油泵故障停止運行后，自動啟動輔助潤滑油泵，如果輔助潤滑油泵沒有啟動或者出現故障，潤滑油壓力持續降低，達到某一設定值后機組緊急停機。當壓力低于高位油箱止回閥的開啟值時，則高位油箱單向閥打開，提供停機過程中的潤滑油。某壓氣站在設備調試階段，出現主潤滑油泵故障停機后，機組緊急停機。通過檢查數據趨勢發現，輔助潤滑油泵已經啟動運行，但在主潤滑油泵停止的瞬間，油壓已經降至停機值。在潤滑油泵切換過程中，造成機組停機的原因可能是停機值與啟動輔助潤滑油泵的值很接近，沒有時間完全切換或者是油管路中蓄能器沒有起到減緩壓降速率的作用。

一般因為設定值造成這種情況的可能性很小，大多是因為蓄能器沒有起到延緩壓降的作用，造成蓄能器失效的原因可能是：蓄能器沒有充壓或者由于皮囊損壞造成皮囊內壓力過低；蓄能器皮囊內壓力過高；蓄能器與主管線連接的閥門沒有打開或者沒有全開［3］。因此，在潤滑油橇投用初期，要定期檢查蓄能器壓力是否滿足使用要求。

1.5 變頻器故障

變頻器是電驅壓縮機組的重要組成部分，因功率大，電壓高，電子元件多等特點，因此不論是在設備調試階段還是運行階段變頻器都經常會發生故障。通常發生的故障有變頻變壓器超溫、功率單元超溫、功率單元通訊故障、功率單元故障等。

造成這些故障的原因有：現場灰塵太多，設備散熱較差，因溫度高緊急停機，通訊接口不清潔，影響通訊；變頻器冷卻設備故障，無法冷卻變頻變壓器和功率單元；室內濕度較大，影響元器件的使用壽命；安裝不當，各元器件受力不均，無法承受較大負載。所以，既要保證變頻器各部件的安裝質量，又要保證房間的清潔度和空氣溫度、濕度。

1.6 其他問題

除了以上常見的故障以外，在壓縮機組調試階段，電機潤滑油回油不暢造成漏油，電機循環冷卻水故障造成溫度過高停機等問題也會經常出現。這些問題大多數是因為施工質量較差或者現場操作不當造成。

2 預防措施

預防上述故障，不僅可以避免因其產生的設備損失，還可以大大縮短調試周期，盡快將設備投入使用。因此，不管從經濟角度還是民生角度都具有重要意義。為此，采取以下預防措施盡量規避此類故障。

a）加強施工管理，提高施工質量，避免因設備基礎質量差影響調試進度和設備使用壽命。

b）各廠家調試階段，每天召開現場人員協調會，對當天的具體內容進行分析，對有交叉作業的內容做好安全分析，避免因交叉作業造成設備故障［4］。

c）針對不同階段的調試內容，制定詳細的施工方案，并組織人員對方案進行審核，審核無誤后嚴格按方案執行。

d）加強現場人員對設備原理、操作規程的學習，同時做好現場安全警示標語，防止出現誤操作等現象［5］。

e）對新投用的設備加強巡檢，及時發現隱患，避免在調試中造成更大的故障。

［1］梅 曄.大型壓縮機組油系統沖洗工藝［J］.化工建設工程，2001，23（2）：40-42.MeiYe.Flushing Technology of Large Compressor Oil System［J］.Chemical Engineering Construction，2001，23（2）：40-42.

［2］尹廣增.輸氣管道壓縮機干氣密封故障分析［J］.壓縮機技術，2008，（1）：26-30.Yin Guangzeng.Failure Analysis of Gas Pipeline Compressor Dry GasSeal［J］.Compressor Technology，2008，（1）：26-30.

［3］何文豐，沈永森.提高離心機組油路系統蓄能器能力應用［J］.石油化工設備技術，2010，31（6）：35-40.He Wenfeng，Shen Yongsen.Improvement of Accumulator Capacity of Oil System in Centrifugal Compressor Unit［J］.Petro-Chemical Equipment Technology，2010，31（6）：35-40.

［4］胡建洲.大型離心式壓縮機試車工作總結［J］.天然氣與石油，2010，28（5）：45-47.Hu Jianzhou.Summary on Test Run of Large Centrifugal Compressor［J］.NaturalGasand Oil，2010，28（5）：45-47.

［5］柳 立，王 健，劉曉天.淺談工程項目管理中的現場管理［J］.天然氣與石油，2002，20（3）：66-68.Liu Li，W ang Jian，Liu Xiaotian.Management in Discussionson on-site Project Management［J］.Natural Gas and Oil，2002，20（3）：66-68.