海上平臺往復式壓縮機常見故障及預防措施研究

朱國太

摘要：往復式壓縮機作為海上平臺石油天然氣開發過程中極其重要的設備，其工作的可靠性要求越來越高。針對往復式壓縮機經常出現故障的現狀，指出了往復式壓縮機常見的故障及其產生的原因，延長軸瓦的使用壽命、降低了故障停機時間、減少了故障維修支出。

關鍵詞：往復式壓縮機;工作原理;常見故障;預防措施;效果評價

引言

隨著石油天然氣需求量的與日俱增，對石油天然氣開發設備的可靠性要求越來越高。往復式壓縮機作為海上平臺重要的石油天然氣開采設備，服役條件極其苛刻，承受著較高壓力的同時還要受到石油天然氣的侵蝕，因此必須保證其運行的可靠性。因此研究海上平臺往復式壓縮機常見故障，提出確實可行的預防措施，對于提高工作可靠性具有重要的意義。

1.往復式壓縮機組成及工作原理

往復式活塞壓縮機通過活塞在缸體內部的往復運動實現天然氣的往復增壓和輸送，其主要組成部分包括動力傳動部件和壓縮部件。其工作原理如下：曲軸箱內部的曲軸在外力作用下進行旋轉運動，之后經連桿將運動傳輸至活塞，將旋轉運動轉換成直線往復移動;活塞在缸體中往復運動時，二者組成的工作容積周期性的變大和縮小，當工作容積變大時出氣口關閉，缸體內產生負壓將天然氣由進油口吸入缸體，當工作容積變小時進氣口關閉，缸體內產生正壓將天然氣由出氣口壓出，如此往復運動。

2.往復式壓縮機常見故障及原因分析

2.1連桿大頭軸瓦磨損

往復式壓縮機連續運轉過程中曲軸與連桿大頭時刻進行著相對運動，為了降低曲軸和連桿大頭之間的磨損速度，避免經常更換連桿部件，造成較大的經濟損失，二者之間通常設置軸瓦，但是在連續運轉時軸瓦也存在磨損問題。出現連桿大頭軸瓦磨損問題的主要原因是軸瓦表面承受交替變化的載荷，產生往復的拉應力、壓應力和剪切應力。當軸瓦表面所受的載荷大于軸瓦材料的許用應力時，就會導致軸瓦接觸表面產生微小的裂紋。連續不斷的交替應力會使潤滑油擠進表面微裂紋內部加速軸瓦表面裂紋的擴展，致使軸瓦表面鍍層脫落。脫落之后的鍍層顆粒殘存在軸瓦工作表面，隨著軸瓦表面的連續工作，將會產生軸瓦表面的磨粒磨損，加快軸瓦的磨損速度，最終導致軸瓦出現磨損故障。

2.2主軸軸瓦磨損

往復式壓縮機在石油天然氣生產過程中正常工作的動力來源于曲軸，曲軸作為動力的輸入部件，工作過程中承受較大的交變載荷，使主軸軸瓦表面極易出現疲勞磨損或者磨粒磨損故障。出現主軸軸瓦磨損故障的原因主要是在曲軸承受較大載荷時，曲軸軸頸將會產生較大的變形，使其呈現出鼓形或者錐形，或者主軸軸瓦孔出現較大的變形，導致曲軸主軸位置與軸瓦工作面的一側先接觸，主軸軸瓦優先接觸曲軸主軸的位置將會承受極大的載荷應力，很容易刺穿油膜，導致二者之間出現干摩擦，導致主軸軸瓦的磨損。

2.3輸出壓力不足

進氣口和出氣口閥件出現開閉異常情況以及缸體部位存在漏油現象，當連續運轉過程中，進、出氣口閥件異常將會導致缸體吸氣過程存在吸氣量不足、天然氣倒吸等問題，缸體壓氣過程存在天然氣沿進氣口外溢情況，不能完全將缸體內的天然氣增加輸送出去，降低天然氣增壓輸送的效率。

2.4 過熱

連續運轉過程中存在較多的摩擦副，摩擦的存在必然會產生熱量。由于往復式壓縮機應用于海上平臺石油天然氣開采增壓輸送過程，避免出現火災或者更嚴重的事故。摩擦副溫度的升高，也會增加潤滑油膜形成的難度，溫度超過一定程度，就會使潤滑油膜消失，出現局部干摩擦，加速了摩擦副之間的磨損速度，繼續升溫將會導致軸瓦的燒蝕甚至抱死，帶來較大損失。

3.常見故障預防措施

3.1磨損預防措施

一是優先采用耐磨性能更好的連桿大頭軸瓦和主軸軸瓦，以此提高材料的許用應力，保證連桿大頭軸瓦和主軸軸瓦具有足夠的耐磨能力;二是嚴格控制連桿大頭軸瓦和主軸軸瓦的加工質量，確保軸瓦工作表面無劃痕、點蝕等缺陷，降低連桿大頭軸瓦和主軸軸瓦工作過程中微裂紋產生的可能;三是運行過程中及時檢測調整連桿大頭軸瓦和主軸軸瓦的狀態，避免出現連桿大頭軸瓦和主軸軸瓦局部偏載刺穿油膜出現干摩擦現象，降低連桿大頭軸瓦和主軸軸瓦磨損速度。四是定期清理連桿大頭軸瓦和主軸軸瓦內部的磨粒，避免過早出現軸瓦的磨粒磨損。

3.2輸出壓力不足預防措施

為了保證工作效率，可靠完成天然氣開采過程中的增壓輸送工作，必須保證輸出壓力恒定。為了避免出現輸出壓力不足的問題，可以采取以下預防措施：第一是定期檢查進、出氣閥的工作狀態，確保其能夠可靠的開關和閉合;第二是定期校準往復式壓縮機進、出氣閥啟閉周期，確保在吸氣時排氣閥可靠閉合，在壓氣時吸氣閥可靠閉合;第三是定期檢查缸體連接螺栓的松緊程度，避免出現螺栓的松動，出現缸體漏油或者卸壓的情況。

3.3往復式壓縮機過熱預防措施

一是定期檢查往復式壓縮機表面的工作溫度，出現過熱現象時及時停止運行進行檢測，確保往復式壓縮機各部分工作溫度正常;二是夏季工作中的往復式壓縮機，需要增加風冷措施，以便提高往復式壓縮機的散熱速度，維持往復式壓縮機表面溫度處于較低的狀態;三是及時更換往復式壓縮機內部的磨損組件，定期進行潤滑，避免往復式壓縮機工作過程中出現干摩擦情況，產生瞬間較高的溫度。

4.故障預防效果評價

更換為耐磨性更好的軸瓦、每隔一個月對往復式壓縮機進行維護清理、及時配置風冷設施等。連續運行的半年內，對運行情況進行跟蹤記錄，結果顯示，相較于未采取預防措施之前，軸瓦未出現較快的磨損故障，壽命延長近40%;因運行故障停機修理的時間減少近25%。據相關人士估計，采取故障預防措施能夠企業降低約56萬/年的維修支出，同時也降低了石油天然氣開采的成本，提高了企業的經濟效益。

5.結論

海上平臺往復式壓縮機的安全可靠運行不僅關系著石油天然氣開采工作的正常開展，還與相關工作人員的生命安全息息相關，必須引起高度重視。首先介紹了往復式壓縮機的結構組成及其工作原理，結合筆者多年的工作經驗，提出了往復式壓縮機運行過程中的常見故障，包括連桿大頭軸瓦及主軸軸瓦的磨損、輸出壓力不足以及過熱等，分析了上述故障產生的主要原因?；谏鲜龀Ｒ姽收?，提出了確實可行的預防措施，結果表明，軸瓦壽命延長近40%、因往復式壓縮機運行故障停機修理的時間減少近25%、為企業降低約56萬/年的維修支出，故障預防措施效果顯著。

參考文獻：

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