壓縮機空冷器翅片管束清潔方法

鄢運德，王子輝，常記佳，郭宗軻，范玉濤

（1.中石油塔里木油田公司天然氣事業(yè)部牙哈注氣站，新疆庫爾勒841000）

1 引言

牙哈注氣站作為塔里木油田公司天然氣事業(yè)部設(shè)備管理、運行、維護(hù)的專業(yè)化站隊，現(xiàn)管理7臺16SGT/MH66高壓壓注氣縮機組。該機組自2000投運，現(xiàn)在已運行17年有余，其附屬設(shè)備，負(fù)責(zé)水冷系統(tǒng)的空冷器型號為AXC108-2Z。

由于長期的運行導(dǎo)致機組和空冷器老化嚴(yán)重，自2010年開始，設(shè)備運行過程中冷卻水溫度開始逐步升高，尤其進(jìn)入夏季，機組由于高溫導(dǎo)致的報警，甚至停機故障頻發(fā)。為提高空冷器冷卻效果，降低壓縮機夾套溫度，注氣站在深入研究和試驗的基礎(chǔ)上，提出了對空冷器翅片管進(jìn)行沖洗的方法，提高空冷效率。

2 冷卻水系統(tǒng)運行現(xiàn)狀調(diào)查

該壓縮機組冷卻水系統(tǒng)由夾套水、中冷水和盤根水3部分組成。夾套水系統(tǒng)用于對發(fā)動機氣缸夾套和壓縮機缸體的冷卻，在冷卻系統(tǒng)中，承擔(dān)了80%以上的冷卻作用，因此，對機組降溫主要是對夾套水進(jìn)行降溫。

圖1為2013～2016年該類型機組因夾套水溫度高報警、停機次數(shù)統(tǒng)計柱狀圖，從圖中可以看出，此4年間，機組年均因夾套水溫度高所導(dǎo)致的報警高達(dá)136.75次，停機35次。

3 夾套水溫高原因分析及判斷措施

圖2為該類型機組夾套水流程。從圖中分析得出，夾套水冷卻系統(tǒng)中，對冷卻水溫度影響最大的因素主要有3方面：（1） 機身運行溫度，由于夾套水主要對機身夾套進(jìn)行全面冷卻，若機身溫度過高，則夾套水溫度也隨之升高；（2）恒溫閥調(diào)節(jié)能力，恒溫閥主要控制冷卻水進(jìn)入空冷器的水量，在空冷器性能滿足的情況下，進(jìn)入空冷器的冷卻水量越多，水溫越低，反之，水溫越高；（3）空冷器性能，空冷器性能越高，夾套水溫越低。

針對以上3大因素，注氣站技術(shù)人員分別制定針對性排查和原因分析措施：（1）檢查機組運行情況，包括發(fā)動機燃?xì)獬煞郑瑝嚎s機進(jìn)氣壓力，排氣壓力，壓縮比等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)影響機身溫度的各項參數(shù)均在正常范圍之內(nèi)；（2）在恒溫閥進(jìn)入夾套水泵這一流程出口處加裝盲板，隔斷此流程，使恒溫閥處于全開狀態(tài)，冷卻水全部進(jìn)入空冷器進(jìn)行冷卻，之后觀察夾套水溫，無明顯變化；（3）檢查空冷器電機電流，風(fēng)扇葉片角度，百葉窗角度等空冷器運行狀況，均未發(fā)現(xiàn)問題。

經(jīng)過以上排查后，注氣站最終將焦點聚集到空冷器翅片管上，初步懷疑翅片管束內(nèi)部嚴(yán)重結(jié)垢，導(dǎo)致冷卻水通行不暢，流量減小，影響空冷器的冷卻效果。

為做到有的放矢，技術(shù)人員對管束內(nèi)部結(jié)垢成分進(jìn)行了分析，初步判定垢物主要由3部分組成：（1）潤滑油，機組運行時間超過16年，在機組保養(yǎng)，維修，換水過程中，因操作不當(dāng)可能使冷卻水中帶上潤滑油，油液進(jìn)入翅片管束，附著在管壁內(nèi)部；（2） 砂礫（主要成分碳酸鈣等沉淀物），機組所處地區(qū)風(fēng)沙天氣較多，冷卻水管線有滲漏縫隙等問題時，砂礫可能進(jìn)入管束，另外，機組所使用防凍液長久未更換，可能因變質(zhì)等原因形成碳酸鈣等雜質(zhì)；（3）鐵銹，冷卻水管線材質(zhì)為碳鋼，機組檢修，冷卻水更換過程中，空氣會進(jìn)入冷卻水管線，造成管線內(nèi)部銹蝕。

4 空冷器翅片管束清潔方案實施過程

翅片管束清潔主要分為6步實施，具體過程如下：

（1） 清潔液選型

對管束內(nèi)部進(jìn)行清潔，最重要的是確定清潔液的類型，有3種清潔液可供選擇，其各自優(yōu)缺點如下分析：（1）軟水，成本較低，對設(shè)備無損傷風(fēng)險，但與潤滑油，砂礫，鐵銹間都無反應(yīng)，只能通過壓力沖擊對管束進(jìn)行清潔；（2）防凍液，成本較高，對設(shè)備無損傷風(fēng)險，同樣與管束內(nèi)垢物均無反應(yīng)，只能通過壓力沖擊對管束進(jìn)行清潔；（3） 酸性專用除垢劑，成本中等，與砂礫，鐵銹均有化學(xué)反應(yīng)，除壓力沖擊外，能夠?qū)苁鴥?nèi)部進(jìn)行化學(xué)清潔，但翅片管主體成分為碳鋼，酸液可能會對管壁內(nèi)部造成一定腐蝕，影響設(shè)備運行的本質(zhì)安全。

圖1 2013～2016年機組因夾套水溫度高報警、停機次數(shù)統(tǒng)計

圖2 夾套水流程

技術(shù)小組在查閱了相關(guān)資料，在油田公司內(nèi)進(jìn)行同類型問題咨詢和討論后，了解到油田其它壓縮機管理隊伍曾使用軟水對翅片管束內(nèi)部進(jìn)行過沖洗，但效果不明顯，在綜合對比三者優(yōu)缺點后，決定本次采用酸性除垢劑清潔管束。

（2） 除垢劑選型

除垢劑除具有酸性外，還需具備以下特點：（a） 使用方便，簡單，易操作；（b） 無毒無害，人員僅需簡單保護(hù)便能作業(yè)；（c）活性高效，最好是工業(yè)專用除垢劑，有參照標(biāo)準(zhǔn)或使用經(jīng)驗；（d）成本低，總費用控制在1000元以下。在綜合比對市場上各種除垢劑性能后，本次管束清潔采用烏魯木齊聯(lián)昊密封材料有限公司所生產(chǎn)的專用除垢劑，型號為LH-JAG100。

（3） 除垢劑試用

為防止本次酸化清洗對管束內(nèi)壁造成不可逆損傷，需先對除垢劑進(jìn)行試用。具體做法為：（a） 按照使用說明，以質(zhì)量比1：9將除垢劑與軟水混合；（b） 測試PH值，調(diào)節(jié)除垢劑與軟水質(zhì)量比，將PH值固定在3左右（除垢劑廠家所提供的經(jīng)驗值）；（c） 選用與夾套水管線內(nèi)壁同等材質(zhì)生銹圓鋼，與試液反應(yīng)；分別觀察圓鋼4 h、8 h、16 h、22 h反應(yīng)情況（16 h后表面不再變化）。

圖3為試驗圓鋼與試劑反應(yīng)22 h后的表面情況，從圖可以看出，在現(xiàn)有試劑條件下，圓鋼表面銹蝕等垢物清潔較為徹底，但對管件的腐蝕并不高，在可控范圍內(nèi)。

（4） 作業(yè)前準(zhǔn)備

主要包括以下方面：（a）結(jié)合機組日常加注冷卻水量，估算所需總的除垢試劑總量；（b）按照試用說明要求，對作業(yè)人員做好勞保防護(hù)；（c）對夾套水流程進(jìn)行隔離上鎖加盲板，并確定除垢劑接入和排出的位置。

（5） 清洗作業(yè)過程

具體步驟如下：（a）從接入口接入試劑，觀察排水口水流情況，待排水口有水流流出并穩(wěn)定后，關(guān)閉排水口，繼續(xù)通入試劑，直到管束內(nèi)充滿試劑；（b） 靜置4 h（從之前試驗結(jié)果看，4 h反應(yīng)較為充分，且對試驗圓鋼腐蝕最小），使試劑與管線內(nèi)壁垢物充分反應(yīng)；（c）使用濾網(wǎng)觀察沖洗除垢試劑的過濾情況；（d） 反復(fù)多次對濾網(wǎng)進(jìn)行沖洗清潔，期間繼續(xù)對管線進(jìn)行酸洗，直到除垢試液不再有雜質(zhì)產(chǎn)生。

清洗過后，試劑表面漂浮著大量的油狀液體，同時試劑本身也變得十分渾濁。在作業(yè)的過程中，濾網(wǎng)多次出現(xiàn)因垢物過多導(dǎo)致堵塞的問題出現(xiàn)。以上現(xiàn)象說明翅片管束內(nèi)部大量垢物經(jīng)試劑沖洗被帶出，沖洗翅片管達(dá)到預(yù)期效果。

（6） 流程恢復(fù)及后期處理

采用除垢試劑清潔作業(yè)完成后，在對流程恢復(fù)之前，需用潔凈軟水對空冷器管束進(jìn)行連續(xù)沖洗，將管束內(nèi)部酸性除垢試劑沖洗干凈，此過程中，全程可用pH檢測設(shè)備進(jìn)行檢測，待沖洗出的軟水pH值恢復(fù)至中性即可。

5 清洗效果

圖4為7臺注氣機組空冷器翅片管管束清潔前后夾套水運行溫度統(tǒng)計情況（在同等運行工況下）。從圖中可以看出，清洗后，各機組夾套水溫均有不同程度下降，效果最好的3#機組溫度下降達(dá)10℃，7臺機組溫度下降均值為3.87℃，本次空冷器管束清洗效果十分明顯。

圖3 試驗圓鋼與試劑反應(yīng)后表面示意圖

圖4 7臺注氣機組空冷器翅片管管束清潔前后夾套水運行溫度統(tǒng)計

6 結(jié)語

大型壓縮機組在長時間運行后，都會因冷卻水系統(tǒng)冷卻效果下降導(dǎo)致水溫升高，導(dǎo)致機組頻繁報警甚至停機問題出現(xiàn)，而其中很大部分原因是空冷器冷卻效果下降所致。本文采用專項除垢劑對空冷器翅片管管束進(jìn)行清潔，極大程度上提高了空冷器冷卻效果，降低了冷卻水溫度，對同類型設(shè)備運維具有重要的借鑒作用。