神木處理廠天然氣壓縮機組運行效果評價

占 賽，孟鳳鳴，高小鍵，趙彥女，錢 凱，南 春，盧 靜

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

神木處理廠天然氣壓縮機組運行效果評價

占 賽，孟鳳鳴，高小鍵，趙彥女，錢 凱，南 春，盧 靜

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

本文結合神木處理廠天然氣壓縮機兩年多來的運行實際情況，對天然氣壓縮機各系統，常見故障處理及維護保養、Ariel Performance分析軟件的應用進行了研究。

天然氣壓縮機；故障維護；運行效果探索

天然氣壓縮機組是神木天然氣處理廠的關鍵設備之一，置于工藝流程的心臟，其運行正常與否，將直接影響神木天然氣處理廠乃至整個神木氣田的安全平穩生產。神木處理廠設計3臺處理能力為292×104m3/d的天然氣壓縮機，其對神木氣田天然氣順利輸送至榆林第二末站起著至關重要的作用。排氣閥打開，進氣閥門關閉，活塞的繼續運動將氣缸內的廢氣排出氣缸；吸氣沖程：此時氣缸的進氣閥門打開，排氣閥門關閉，隨著活塞向右運行將天然氣和空氣的混合氣體吸入氣缸。活塞完成整個做功的循環，其工作原理（見圖1）。

1 天然氣壓縮機概況

神木處理廠設置天然氣壓縮機組型號為Ariel往復式壓縮機，配套卡特彼勒G3616型燃氣發動機。工作流程是將集氣區來天然氣，經進氣洗滌罐、壓縮缸、蒸發式冷凝器、出氣洗滌罐后，輸至脫油脫水裝置。

圖1 發動機工作原理示意圖

2 天然氣壓縮機組運行效果分析

2.1 天然氣壓縮機組組成

天然氣壓縮機由八大系統組成，分別是主氣路系統、燃料氣系統、啟動氣系統、潤滑油系統、冷卻系統、排污系統、自控系統和電氣系統。

2.2 天然氣壓縮機組工作原理

2.2.1 發動機工作原理 天然氣壓縮機組采用四沖程天然氣發動機，發動機的工作過程為四個沖程，壓縮沖程：氣缸的進排氣閥門關閉，活塞向左運行，天然氣和空氣的混合氣體被壓縮；做功沖程：當活塞運行到上止點時，火花塞點火，天然氣與空氣的混合氣體燃燒后，推動活塞對外界做功；排氣沖程：做功結束后，氣缸的

圖2 壓縮機工作原理示意圖

2.2.2 壓縮機工作原理 壓縮機為往復活塞式單級雙作用的壓縮機，其工作原理（見圖2）。

當發動機曲軸通過連軸器帶動壓縮機曲軸旋轉時，壓縮機曲軸通過連桿、十字頭、活塞桿帶動活塞在氣缸內做往復運動而實現吸氣、壓縮的工作循環。當活塞由外止點向內止點（曲軸端）運動時，氣缸容積增大，壓力減小，當其壓力低于工藝氣進氣壓力時，進氣閥打開進氣，而實現氣缸的吸氣過程，當活塞到達內止點時，吸氣過程結束。在曲軸的帶動下，活塞在向外止點運動，氣缸容積減小，當壓力大于工藝氣排氣壓力時，排氣閥打開排氣，而實現氣缸的壓縮排氣過程。

2.3 常見故障分析處理

天然氣壓縮機組常見的典型故障主要分為自控系統故障、機械系統故障、工藝系統故障、潤滑系統故障以及其他故障。

2.3.1 自控故障及分析處理 因自控問題產生的故障占總故障比率的40%。其中機組振動導致各類傳感器線束松動、老化、破損斷裂是壓縮機組投運初期常見問題。起初對策是將傳感器線束進行重新緊固、包裹絕緣皮或直接更換新傳感器，并且在管理上要求將傳感器線束狀態檢查列入日常巡檢，但效果均不理想，之后通過將線束由螺帽壓緊的緊固方式改為卡箍式緊固方式，徹底解決了此類問題；另外，傳感器線束磨損短路故障，可用絕緣膠帶重新纏繞，并用耐高溫防爆膠泥固定粘牢，防止線束隨機組共振磨損，另外，傳感器線束磨損短路故障，可用絕緣膠帶重新纏繞，并用耐高溫防爆膠泥固定粘牢，防止線束隨機組共振磨損。

2.3.2 機械故障及分析處理 因機械問題產生的故障占總故障比率的21%。其中因機組振動導致的法蘭斷裂、管路連接處滲漏等問題較不可控，當然也存在部件材質不良的因素，可以通過配件加工及時更換處理；廢氣門挺桿破損變形是由于機組未設計潤滑點，屬于設計缺陷，只能人工定期涂抹黃油進行潤滑保護。

2.3.3 工藝故障及分析處理 因工藝問題產生的故障同樣占總故障比率的21%。由于氣田投產初期氣量較少，為保障上游產能發揮，需同時啟運兩臺天然氣壓縮機組運行，單臺天然氣壓縮機負荷不足50%，長期低負荷運行，壓縮比升高，繼而造成壓縮氣缸排氣溫度過高，持續高排溫直接或間接導致的傳感器短路、進排氣閥損壞以及排溫模塊失靈等問題尤為突出，后經討論研究后改為單臺機組生產運行模式。單臺機組中高負荷運行后，排溫從最高時的103℃降為85℃，有效解決了此類排溫高產生的系列問題。

2.3.4 潤滑故障及分析處理 因潤滑問題產生的故障較少。主要由于受冬季低氣溫影響，潤滑油黏度上升，造成潤滑油路堵塞導致補油不及時的問題。此類問題可通過增加電伴熱覆蓋密度并適當調高電伴熱溫度解決；潤滑油的存儲不當也會造成機組潤滑出現問題，因油品進水導致機組補油過程中產生泡沫。

2.3.5 其他故障及分析處理 因其他問題產生的故障較少。其中因絲扣不匹配導致固定點太淺，且硬管材質過薄、韌性不夠，長時間振動造成疲勞斷裂，防凍液泄漏故障。通過加工英制匹配絲扣，加深絲扣固定點，同時加厚硬管材質，要求采用韌性較高的鋼材，并將中冷器進水硬管改為軟連接方式，可從根本上避免長期振動疲勞斷裂。

2.4 天然氣壓縮機在各種工況下，負載、排氣溫度以及流量的變化情況

運用往復式壓縮機分析軟件Ariel Performance模擬不同參數條件下的設備運轉情況，研究并明確參數對設備運行的影響方式和影響程度。

2.4.1 天然氣壓縮機在不同的溫度 不同的壓縮比情況下，排溫及負荷的變化趨勢（見圖3）（出口壓力設定為4.7 MPa時進行研究）。

結論是在出口壓力一定時，負荷受到進口溫度的影響很小，負荷隨著壓縮比的增加而減小，排氣溫度會隨著壓縮比及進口溫度的增加呈現出比較明顯的上升趨勢。

2.4.2 天然氣壓縮機在不同的轉速 不同的余隙情況下，流量及負荷的變化趨勢（見圖4）（出口壓力設定為4.7 MPa，壓縮比設定為2.5進行研究）。

結論是在出口壓力及壓縮比一定時，負荷受轉速的影響很小，負荷隨著余隙的增大而減小，流量會隨著余隙的增大而減小、隨著轉速的提高而增大。

圖3 不同溫度下天然氣排溫及負荷變化趨勢圖

圖4 不同轉速下天然氣排溫及負荷變化趨勢圖

3 結論

本文通過對天然氣壓縮機運行過程中各系統的工作原理，故障的排查維修保養以及通過軟件分析天然氣壓縮機在各種工況下，負載、排氣溫度以及流量的變化情況對天然氣壓縮機組進行了系統的分析，希望對從事此項工作同僚的學習工作有所幫助。油和化工標準與質量，2014，（5）：205.

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TE964

A

1673-5285（2017）07-0072-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.016

2017－06-05