往復式壓縮機氣缸溫度高故障分析與處理

梁志會

摘要：目前，我國很多油田的油藏開發已進入中后期，存在油井含水率高、投入產出比大，以及常規注水技術挖潛因難等問題。提高采收率的技術 選擇有限，和改進注水、注聚技術一樣，注氣（如注二氧化碳、天然氣或氯氣等）已被證明是一種高效的提高采收率技術，但存在氣源不足且成本高的問題，應用受到限制。因此注空氣技術受到越來越多的重視。減氧空氣驅是一種技術簡單、成本低的注采技術，所需設備就是通過匹配空壓機（螺桿機）、減氧系統、增壓壓縮機，組成一體化裝置。該裝置入口為空氣，出口為數十兆帕的減氧空氣。本文對往復式壓縮機壓縮缸溫度高故障分析與處理進行探討。

關鍵詞：往復式壓縮機;排氣溫度;氣閥故障

1.故障案例背景

為確保整套裝置順利投產，一般都需要對各系統單獨調試，再進行整 套裝置聯調負荷試驗，來滿足現場機組運行的設計要求。本次故障就發生在終端設備壓縮機部分的單機負載試驗過程中。

2.故障情況

某壓縮機組完成空負荷磨合試驗后，運行正常。按照試運行方案中的 工況點加載運行，當機組加載運行排氣壓力達 26MP_ 時，回流閥開度為30%，四級排氣溫度不斷上升，直至溫度高達 143.2℃，接近排氣溫度報警停機值，出現異常。操作人員立即開啟回流閥卸載，排氣壓力和溫度降低， 試機工作暫停。

3.故障原因分析

3.1活塞環泄漏

活塞環是裝在活塞上與氣缸內孔接觸，密封氣缸與活塞間間隙的重要部件。活塞環與氣缸壁間隙過大時，被活塞壓縮做功后的高溫氣體會通過活塞環與氣缸壁的間隙泄漏至活塞的另一側，并被活塞重復壓縮，造成排氣溫度升高。

3.2氣閥泄漏

現場檢查發現，四、五級壓縮缸氣閥損壞，導致四級排氣溫度異常高并接近排氣溫度高報警停機值。導致排氣溫度高，主要有以下原因。

（1）由于四級進氣閥在啟、閉過程中關閉不嚴，吸氣過程中氣體進人四級壓縮缸內，壓縮過程中由于進氣閥片關閉不嚴，被壓縮的高溫氣體 泄漏反竄回四級進氣管路。在下一個吸氣過程中，反竄回來的高溫高壓氣體膨脹，阻止部分低溫低壓氣體吸人四級壓縮缸，導致進氣溫度高的氣體 被活塞反復壓縮，造成排氣溫度急劇升高，接近報警值。

（2）四級排氣閥在啟、閉過程中關閉不嚴，排氣過程中被壓縮的高 溫氣體排出四級壓縮缸。在下一個吸氣過程中，由于四級排氣閥關閉不嚴， 被壓縮的高溫氣體（四級排氣管路內）反竄回四級壓縮缸內，使四級進氣溫度升高，高溫度的氣體再次被壓縮，最終導致四級排氣溫度升高報警。

3.3級間冷卻器或管線結垢、堵塞

級間冷卻器或管線結垢、堵塞會造成上一級排出的高溫氣體，不能完全按標準降低到設計要求的下一級進氣溫度，使該級排氣溫度升高。

3.4壓比過大或進氣溫度高

根據往復式壓縮機絕熱壓縮計算公式，各級排氣溫度按式 （1） 計算。

從式（1）可知，Tc 與 si 成正比，si 越大，Tc 越高。導致往復壓縮機各級 si 變大的主要原因有：①進氣濾網或管道堵塞;②級間過濾器濾芯阻力過大;③氣缸余隙過小，使死點si 過大等。Tc 還與Ts 成正比， Ts 越高，Tc 越高。導致 Ts 高的主要原因有氣閥、活塞環損壞，級間冷卻器或管線結垢、堵塞散熱不好。

4.故障處理措施

停機檢查并排除故障。本次壓縮機故障現象是四級壓縮缸排氣溫度高于正常值。按照理論分析，根據壓縮缸排氣溫度高故障發生的可能原因， 逐項拆卸檢查和排除。查看四級進氣溫度正常。四級進氣壓力和排氣壓力壓比正常，五級進排氣壓比接近 1。級間冷卻器和管路無堵塞節流現象。打開四級氣閥和四級活塞，發現四級進氣閥閥孔（圖 1）及進排氣氣閥內存在很多焊渣（圖 2），卡阻在閥片和彈簧處，且閥片存在碰撞缺口，活塞環無異常。檢查五級氣閥和活塞，發現五級進氣閥也存在焊渣（圖 3）， 卡阻在閥片和彈簧處，活塞環無異常。

通過排查發現，由于機組成橇過程中壓力容器和管線焊接時產生焊渣， 機加工后的鐵削等雜物附著在缸體進排氣道內壁，未及時清理干凈。機組 運行時在高壓氣體沖擊下，隨壓縮氣流進人壓縮缸內，卡在進氣閥口和氣閥處。氣閥在工作過程中，吸人焊渣等雜物，造成氣閥閥片損壞。

5.故障處理方法

拆卸所有壓縮缸內的氣閥，進行全面檢查，逐級清除氣閥內的 焊渣等雜物。

檢查所有氣閥的閥片、閥座和彈簧等是否存在損壞現象，更換存在缺陷或被損壞的零件。

檢查和清理壓縮缸內（主要是缸孔和氣道）的雜物，清洗缸孔、活塞和活塞環等，確保壓縮缸內清潔無雜物。

重新檢查和吹掃所有壓力容器、工藝氣系統管道，確保管內壁焊渣等雜物被吹掃干凈。

檢查工藝氣系統的閥門是否存在卡阻、泄漏和關閉不嚴等情況。經過采取工藝氣系統管線和壓縮缸組件的檢查、管道吹掃、修復或更換被損壞的零部件等措施，恢復機組，重新進行壓縮機組試車。在空負荷 試車過程中增加巡檢頻次，復檢壓縮缸、氣閥和工藝氣系統管道，未發現 異常。按照廠內試車方案中的試車工況重新加載運行，所有試驗運行工況的試車效果全部達到設計技術要求，按時完成試車任務，滿足該壓縮機組 的出廠交付要求。

結束語

壓縮缸排氣溫度高是往復式壓縮機常見故障，原因多是氣閥故障。壓縮機運行的經濟性和可靠性在很大程度上取決于氣閥的可靠性。氣閥作為壓縮機關鍵部件之一，在使用中一定要隨時監控其運行情況，發現問題及時處理，加強運行前的檢查保養工作，保證壓縮機及裝置長期可靠運行。

參考文獻

[1]往復壓縮機氣閥泄漏的原因分析和改進 [J]. 馬忠學. 壓縮機技術 .2018（06）

[2]往復活塞式壓縮機用薄膜式氣閥卸荷器的選型設計 [J]. 白福慶.于朋.楊天鑫.化工管理.2021（08）