對石油生產中透平離心壓縮機故障的分析診斷

彭宏達(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

石油生產當中的透平離心壓縮機的有效應用，能夠大幅度促進生產效率的提升，尤其在我國現代石油化工產業的經營發展期間，生產規模在逐漸擴大，石油生產量越來越多，對透平離心壓縮機運行質量要求也就越高，因而如何能夠保障透平離心壓縮機長期維持穩定、安全以及高效的狀態，就成為石油生產企業需要重視的關鍵問題，對透平離心壓縮機故障進行科學診斷非常重要。

1 石油生產中透平離心壓縮機結構組成和運行原理

1.1 結構組成分析

透平離心壓縮機的結構組成比較簡單，而且各個零件裝置之間連接都比較緊密，透平離心壓縮機結構組成當中從宏觀角度可以分為兩個結構，分別是定子結構、轉子結構。下面對結構組成進行具體分析。

1.1.1 定子結構

在定子結構當中，還包括多樣化的零件結構，如隔板結構、軸承結構以及密封結構等等，在隔板當中還有回流器、擴壓器等零件。在定子結構當中，機殼材質有鑄鋼、鑄鐵兩種，現代石油企業應用的壓縮機機殼材質都是碳鋼型，能夠滿足石油生產的壓力要求，不會受介質的不良影響。而隔板結構是負責將葉輪進行分隔，形成具備連續特點的流道結構，隔板之間的相鄰面作為擴壓器運行的通道，以此將動能進行轉換，形成壓力能。密封結構分為級間密封和軸端密封兩個部分，其中級間密封能夠讓壓縮機在運行的過程中對各級的氣體回流情況進行控制，保證氣流運行正常和穩定，軸端密封結構類型比較多，可以根據設備應用要求進行合理選擇，如碳環密封就是比較常用的類型。軸承結構當中，有負責提供支撐力的軸承，也有負責提供推力的軸承，支撐軸承承載能力比較強，能夠讓轉子與氣缸轉動運行持續保持可靠、穩定的狀態，推力軸承主要就是負責消化轉子運行產生的殘余軸向力，讓轉子的軸向運行能夠保持規范狀態。

1.1.2 轉子結構

壓縮機的轉子結構當中同樣包含多樣化的零件，各個零件之間協調銜接運行，讓轉子運行保持良好的狀態，包括葉輪、平衡盤、主軸、聯軸器等都是主要組成零件。其中主軸在轉子運行當中是負責功率的傳遞，保證轉子機械強度達到石油生產要求；葉輪裝置的種類比較多，不同規格類型的葉輪運行的狀態具有差異性，其中閉式葉輪在石油企業使用的透平離心壓縮機當中比較常用，這種葉輪裝置能夠與軸進行過盈配合，葉輪在轉子讓中是負責對介質氣做功；軸套裝置與主軸進行緊密的連接，能夠將葉輪固定到相應要求的位置上，同時能夠保護主軸，避免不良外力和因素對主軸造成損害，也能夠引導氣流，強化轉子穩定性；轉子當中的平衡盤零件，是負責將轉子軸向力的影響作用進行控制，讓轉子所有零件結構都能夠保持平衡與穩定的狀態，在壓縮機運行期間平衡盤兩側都會有不同的氣體，氣體壓力不同就會形成壓力差，平衡盤利用壓力差來調控轉子軸向力相關的零件；在平衡盤的運行下轉子軸向力能夠被消耗掉一部分，剩余的另一部分將由推力盤進行承受消化；聯軸器裝置主要是負責將原動機轉子與壓縮機轉子進行有效的關聯，通過連接形成完整的傳統結構，實現功率和扭矩的傳遞，在眾多類型的聯軸器當中，膜片聯軸器的運行性能和功能水平比較優良，在石油生產使用的透平離心壓縮機當中應用最為廣泛[1]。

1.2 運行原理分析

透平離心壓縮機在石油生產當中的應用非常廣泛，如今，石油生產量大幅度提升，而壓縮機的輸氣量規模非常大，整體運行速度非常快，在生產運行的過程中能夠對介質氣無油壓縮，在石油生產當中發揮著重要的作用。透平離心壓縮機在工作當中，葉輪會以非?？斓乃俣刃D，就會產生離心作用力，介質氣在這種狀態下通過葉輪，能夠快速的提升壓力，氣體運行的速度也會大幅度提升，原動機的機械能就會發生轉變，形成氣體靜壓能與動能。之后氣體會流動傳輸到擴壓器，在擴壓器當中氣體運行的截流面積會顯著增大，通道當中前端的氣流速度逐漸變慢，后端的氣體是持續朝前涌進，以此將氣體動能轉變成靜壓能，從而達到增壓的效果。

2 石油生產中透平離心壓縮機故障診斷分析

2.1 壓縮機支撐軸的溫度水平偏高

支撐軸的溫度高于正常水平時，導致這一情況發生的原因有很多，需要進行逐一排查。檢查軸瓦的間隙情況，間隙小于正常值時會提高溫度，這時需要將間隙調整到正常狀態。檢查瓦塊表面的巴氏合金材質狀態是否存在損壞問題，如果損壞需要重新澆筑處理。檢查軸瓦結構設計運行負荷狀態是否合理、正常，若是不良，需要對軸瓦設計結構進行改良，提高結構的承載能力。在實際壓縮機運行的期間振動會持續對軸瓦進行消耗，軸瓦的損耗速率就會比較快，針對這一點需要對震動問題進行有效的解決，讓軸系運行能夠保持良好的穩定狀態。

還有若是壓縮機支撐軸所使用的潤滑油當中有多余的水分或者雜質存在，那么支撐軸的摩擦結構之間的摩擦效果就會受到不良的影響，因而在使用潤滑油期間需要對產品質量進行定期檢驗，如果質量不良時要更換其他質量好的潤滑油，并將產生不良損壞的軸瓦拆卸下來進行檢查，對軸承箱和軸瓦等結構進行清潔處理。如果支撐軸結構當中溫度超標的部位是在進油裝置區域，就需要將冷卻水的開口加大。而如果是進油口的壓力低于正常值，導致進油量比較少的情況下，就需要提高進油的壓力值，并檢查和清理軸承座的進油通道，可以對軸瓦進油的孔徑值進行增大處理，還可以刮瓦塊進油側油楔，讓油楔的深度和寬度能夠得以提升，這樣瓦塊進油量就能夠有效的增多。

另外，石油回路的運行不暢通的情況下，會讓大量的熱量聚集無法排出消散，這時需要對軸承箱溢流孔和石油回路運輸管道進行檢查，觀察有無堵塞的情況。再檢查油箱排放風機裝置運行狀態是否存在不良問題，同時要對測溫線進行檢查，如果出現松動或者損壞的情況，也會引發石油回路溫度過高，要對測溫線的連接和阻值進行檢查，中控室的儀表卡件也需要進行仔細的檢查，不能放過任何可以誘發故障的細節。

2.2 壓縮機推力軸承運行溫度過大

推力軸承運行的溫度超出標準值時，要對進油的壓力值和進油量水平進行檢查，如果都沒有保持正常的狀態，就要對進油的壓力進行合理的調整，還要對軸承座的進油通道進行清潔處理，也可以通過增加軸瓦僅有孔徑大小進行擴增處理，或者刮瓦塊進油側油楔，讓進油量更加充足。如果進油區域的溫度比較高，那么要增加冷卻水的進入量，保證潤滑油應用產品符合質量標準。要重點對推力軸承安裝情況進行檢查，安裝方式存在錯誤或者推力盤安裝程度不到位的情況下，就會導致溫度劇增，要將推力軸拆卸下來，檢查水準快之間運行的狀態是否存在卡滯的情況，卡滯會抑制瓦塊擺動效果，通過調節水準快讓瓦塊的擺動保持良好的靈活性，同時對推力盤的安裝情況進行檢查和調整[2]。

檢查推力軸結構的軸向力情況，如果偏大，要對裝置的工藝參數進行合理的調整，讓軸向力降低下去，要對軸向力設計偏差進行核實計算，根據核算結果的實際情況，可以擴大平衡盤，或者可以將平衡盤的密封結構替換成新的。對支撐軸的密封結構運行狀態進行檢查，將密封結構進行解體，如果存在失磨損和失效的情況，要結合實際情況將間隙超差進行更換，對于損壞的密封結構直接更換新的。重點檢查上下相鄰的隔板中間分面區域的密封膠結構，如果密封的效果無法達到理想要求，更換新的。另外，檢查平衡管運行順暢情況，如果存在堵塞的情況，平衡盤運行期間負壓腔當中的壓力無法快速有效的排除，平衡盤運行的功能效果就會受損，要對堵塞問題進行及時的解決。

2.3 軸位移程度較大

當發生軸位移的程度比較大的情況，一般都是由于壓縮機裝置存在喘振的情況，喘振會讓進油口與出油口區域的壓力值產生較大的波動，轉子軸向運動的穩定性就無法保持，因而要在壓縮機裝置運行生產期間對喘振進行防控。對軸裝置的負荷進行測量，如果負荷超出標準值，證明各個結構運行期間壓力水平沒有控制在規范水平，要對裝置運行工藝進行合理調控，強化裝置結構運行穩定性。對密封結構進行檢查，如果存在問題要及時更換新的密封結構。如果出現位移盤跳動幅度過大的情況，要對位移盤進行合理的加工和調整。

針對軸位移零位不精準或者儀表工作存在不良問題，要對零位進行檢查和調整，對儀表的線路進行檢修。另外，在裝置生產運行期間，軸振動幅度超出標準問題的誘發原因比較多，軸瓦間隙超差、對中存在偏差、油膜激蕩、轉子運行失衡、喘振、氣體激蕩震動、管道應力引發震動、裝置內部有雜質、儀表工作故障等，都會導致裝置運行期間軸震動的效果加劇，這對壓縮機裝置使用壽命有不良的影響，要對誘發原因進行明確，從而采取針對性措施進行改善[3]。

3 結語

在石油生產當中透平離心壓縮機運行的穩定性與可靠性，對于石油生產質量和速率都有直接的影響，而在以往透平離心壓縮機實際生產運行的過程中故障的產生在所難免，需要進行準確的故障診斷，及時的對故障進行排除解決，才能保證石油生產不受到較大的不良影響。