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天然气活塞压缩机组运行风险及管控

    【压缩机网】1、引言
 
  1.1 压缩机组基本情况
 
  整体式天然气活塞压缩机,其机型主要是以DPC系列和ZTY系列为主,发动机为二冲程燃气发动机。机组的发动机和压缩机共用一个机身、一根曲轴,呈180°对称平衡布置,发动机的动力通过十字头和曲轴连杆机构传递给压缩机做功。发动机和压缩机及配套的启动系统、燃料供给系统、空气进气系统、冷却系统、润滑系统、点火系统、仪表自控系统、工艺系统等安装在机座上,构成一台整体式撬装天然气压缩机。
 
  1.2 压缩机使用情况
 
  天然气压缩机广泛运用气田后期天然气增压开采,压缩机运行中发生过动力缸连接螺栓断裂、十字头拉伤或烧结,活塞杆断裂(图1),放空管线焊口振动断裂(图2) 等?#29616;?#35774;备故障,发生过冷却器爆炸,飞?#21046;?#35010;等重大人员伤亡事件,?#29616;?#24433;响了增压安全生产。表1和图3是1~10月压缩机日常运行出现的故障统计表?#36864;?#21344;比例,可以看出故障率发生频率高,且发生的类型多。
 
天然气活塞压缩机组运行风险及管控

天然气活塞压缩机组运行风险及管控
 
  2、压缩机安全运行的风险
 
  2.1 工艺系统风险
 
  (1)门内漏的风险。在压缩机检维修?#20445;?#20854;它排污、放空操作?#20445;?#22240;门内漏窜入检修机组,使检维修人员中毒的风险;排污系统不畅,使积液进入压缩?#33258;?#25104;“液击”,同时?#33258;?#25104;压缩机分离器液位高自动停机,使压缩机活塞杆、气阀零部件损坏。
 
  (2)压缩机升压、验漏压力?#29123;?#19981;够的风险。
 
  在对压缩机检维修后的原料进气系统氮气置换后,进行升压验漏?#20445;?#22312;排气?#22815;?#38400;的作用下,升压、验漏的压力是进气压力?#29123;叮?#36798;不到压缩机最后级排出压力?#29123;丁?#22312;压缩机配套工艺系统建设?#20445;?#27809;有设置有压缩机排气后端的压力?#29123;?#35797;压功能。现场有的机组进气压力与排气压力达到10多个MPa,甚至几十个MPa的压差。如果压缩机最后排出级进行了打开作业或检修、更换设备后,因升压、验漏没有达到压缩机最后一级的排气压力?#29123;叮?#22312;压缩机加载生产过程?#26657;?#23384;在?#29616;?#22825;然气泄漏安全风险。曾有1台DPC360机组在更换冷却器后,加载生产过程中冷却器最后级出现法兰连接处?#29616;?#27844;漏,造成人员中毒安全事故。
 
  (3)原料气气质风险。在配套的工艺管线建设?#26657;?#26681;据使用现场的实际情况,充分考虑对天然气气?#35797;?#22788;理工艺的?#35270;?#24615;,因为液体是不可压缩的,进入压缩缸就会对气阀、活塞杆造成损坏,特别是关井停产、气井检修后恢复生产,对管道带液情况重点监控,及时排液。曾出现上游停产检修后,压缩机恢复生产运行,压缩机出现排温超高停机,拆检?#20445;?#21457;现查压缩缸的8个进排气气阀阀片、弹簧断裂,这是原料气中带液造成气阀的损坏。
 
  (4)压缩机组进出站管线系统安全阀、压缩机本身的各级安全阀超压不动作的风险。应定期?#22253;?#20840;阀的校验,确保工艺系统或压缩机本身超压后能动作,避免超压后不起跳对设备的损坏风险。
 
  (5)工艺系统或压缩机工艺(天然气)系统打开作业后空气置换的风险。在压缩机?#30475;未?#24320;维护保养、检修或更换零配件后,应用氮气置换空气,并采取驱替法和容积法进行,保障压缩机工艺系统全部彻底置换,不留死角。
 
  2.2 超速风险
 
  (1)燃料气供给系统出现故障未得到及时处理,造成超速。燃料气的转阀出现卡阻,不能自由转动?#27426;?#36716;阀更换?#20445;?#21482;更换换阀芯,阀芯长期与阀体来回摩擦,造成阀体磨损,间?#23545;?#22823;串气,造成转速波动;转阀的限位销安?#23433;?#27491;确或缺失,不能限制转阀的开度?#22351;?#36895;器与转阀之间的连接杆松动或脱落,造成转阀不受控制,转速突然升高超速。
 
  (2)机组突然失去负荷或燃料气压力突然升高,造成超速。
 
  (3)压缩机直接缸头启机?#20445;?#31361;然全开燃料气球阀以及天然气作为启动气源?#20445;?#27809;有先关闭启动球阀,待发动机着火后,缓慢开启燃料气球阀,极?#33258;?#25104;超速。
 
  (4)启动压缩机之前,调速器没有处于怠速,发动机着火后,易出现压缩机超速。
 
  2.3 振动风险
 
  由于活塞压缩机的吸气、排气存在间歇性,管路中的气流压力?#36864;?#24230;?#25163;?#26399;性的变化,造成气流脉动,造成压缩机、管道产生振动,长期的振动引起压缩机连接件、螺栓、支撑等的断裂,压缩机的工艺管线产生裂纹、焊缝开裂,使天然气泄漏,?#29616;?#26102;引起着火爆炸事故。压缩机在运行中、出现过冷却器出口连接法兰焊口处因长期振动产生裂纹,造成天然气?#29616;?#27844;漏。出现过发动机缸盖与缸体连接螺栓、排气缓冲罐固定螺栓等断?#21387;?#38556;。
 
  2.4 仪控系统风险
 
  (1)仪表自动控制系统的作用:一是数据的采集、传输、存储?#27426;?#26159;根据运行工况,对压缩机运行中超压、超温、超速、超液位、超振动等自动报警、停机的参数进行设置,当出现上述超限?#20445;?#33021;实现自动保护停机;三是压缩机在运行中出现重大的异常振动,?#29616;?#28431;油、冷却液、天然气,附近出现着火等重大危险?#20445;?#25805;作人员能实施人工就地和远程紧急停机。
 
  (2)压缩机的运行参数也是分析压缩机运行状态的有力依据。为保障压缩机安全运行,要求仪表自动控制系统具有灵敏?#21462;?#20934;确性、可靠性。如果仪表自动控制系统出现故障,使压缩机运行参数不准确,造成分析、判断故障偏差;压缩机运行中出现超限?#20445;?#19981;能实现自动保护停机;压缩机出现异常情况?#20445;?#19981;能“一招?#29575;?rdquo;紧急人工停机,会造成重大的设备安全事故。曾出?#21046;?#26426;过程?#26657;?#21387;缩机超速不能实现自动停机、人工紧急停机,造成飞轮在高速离心作用下,飞轮解体人亡的重大安全事故。
 
  2.5 润滑、温度风险
 
  润滑系统是保障压缩机启机、运行?#26657;?#21508;运动副得到充分的润滑并形成油膜。整体式压缩机的润滑分为飞溅润滑、油浴式润滑、压力润滑、人工润滑。如果润滑不到位,会造成十字头、曲轴瓦、注油器卧轴、动力缸、压缩缸、活塞杆填料、风扇轴承等零部件损坏。排气温度过高,会造成压缩机的气阀、活塞环等零部件损坏。现场使用?#26657;?#21387;缩机启机、加载过程?#26657;?#22240;润滑时间不够、加载过早、转速提升过快,造成十字头拉伤。风扇轴承因缺润滑脂,造成轴承损坏,风扇轴断裂。
 
  2.6 自动停机、人工紧急停机的影响
 
  自动停机、人工紧急停机属非正常停机。这类停机是压缩机在运行中出现异常情况,不能按正常停机操作规程操作。压缩机带负荷紧急停机?#20445;?#36816;动副处造成热能聚积,破坏润滑,使零部件高温拉伤、烧结。典型故障有自动停机后,没有及时盘车,使动力十字头拉伤。紧急停机功能是应急处置措施,应做好压缩机监控运行,减少非正常带负荷停机对压缩机?#23616;?#23433;全的影响。
 
  2.7 维护保养影响
 
  (1)压缩机的维护保养是保障压缩机安全运行的关键。除日常维护保养外,月保和年保要重点掌握机组的各项检测技术数据。各项运动副间隙、零件的关键技术参数应重点检测,并进行分析,确定各项技术参数在允许范围内。零配件的使用寿命要充分掌握,技术?#38405;?#36798;不到使用要求,就应强行进行更换。曾有ZTY470机组因混合阀阀片频繁断裂停机,查运行时间与零件使用寿命,?#38376;?#38400;片的使用寿命已到期,把混合阀片全部更换后,混合阀片断?#35759;?#25490;气温度超限停机得到解决。
 
  (2)?#38505;?#25191;行保养制度,按内容做好每项维护保养,特别是仪表控制系统超限参数的设置正确。各种停机方式的灵敏?#29123;?#27979;,当参数超限后,能可靠、灵敏实现自动停机。遇紧急情况时、能实施人工紧急停机,确保压缩机安全运行。
 
  2.8 工况选择的影响
 
  根据要增压的气田进气压力和排气压力,合理计算出该使用?#27779;?#24037;况。运行中要适时对运行机组的工况进行计算审核,当使用工况不适用?#20445;?#35201;预见性及早进行其它工况的选择或对现工况进行调整。如工况选择不合理会造成机组超温、超压、超负荷运行,会出现?#29616;?#35774;备事故。
 
  2.9 操作技能技术、责任心影响
 
  操作人员的技能技术能力和责任心是保证压缩机安全运行的关键环节。发现压缩机存在物的不安全和人的操作不安全行为,应及时对设备进行维护保养、检修、整改、技改,对操作人员进行技能、应急处置能力的培训,确保压缩机的?#23616;?#23433;全和杜绝人的不安全行为。操作人员技能和责任心,是影响压缩机安全运行的最大潜在隐患。具有熟练的技能技术和强?#19994;?#36131;任心,才能发现压缩机运行中的初期故障,并进行相应处理,确保压缩机的安全运行。应加?#31354;?#26041;面的培训和学习。
 
  3、压缩机的风险管控措施
 
  3.1 日常运行管理
 
  (1)做好设备“十字作业”,及时解决压缩机“油、水、气”的“跑、冒、滴、漏”;
 
  (2)及时补充润滑油、冷却水,排放压缩机中体、分离器积液;
 
  (3)加强仪表控制系统的监测,保证系统完好、连续,就地和中控室采集和传输的参数准确;
 
  (4)监测压缩机各运行参数,防止压缩机超温、超压、超负荷、超振动、超液位等超限自动停机;尽量避免高负?#19978;?#30340;紧急停车;做到应急情况下的正确处理,防?#25925;?#25925;扩大和机械伤害;出现着火、燃爆事故要在最短时间内停运压缩机组;
 
  (5)定期组织相关人员开展压缩机运行动态分析会。
天然气活塞压缩机组运行风险及管控
 
  3.2 控制维护、保养、检维修质量
 
  (1)压缩机的维护保养和项修、大修质量,是保障压缩机长周期安全运行的基础。严格按设备管理要求定期做好维护保养、项修、大修,作好检测数据记录、分析,加强维保、检修和操作人员的技术水平、责任心,严把质量关。
 
  (2)对压缩机实施特护管理,建立特护台帐,让压缩机的维护工作由被动变为主动,?#21387;?#38556;消灭在萌芽状态。采用动态检测,即操作人员定时对现场检查记录,技术人员随时掌握机组的运行状况,并定期增加红外测温仪、振动检测仪、超声波分析仪,定时对机组进行检测,并及时分析机组的运行状况,做出相应调整,加强对重大事故的早期预见性,从而改进了设备管理模式,预防设备安全事故产生。
 
天然气活塞压缩机组运行风险及管控
 
  3.3 做好润滑、配件管理
 
  从润滑油入库开始,就严格控制润滑油质量,月保时对曲轴箱的润滑油进行一?#20301;?#39564;;严格控制动力缸、压缩缸、填料的润滑油量,定期?#19981;?#26816;查各点注油量,发现异常及时调整。把?#38376;?#20214;质量关,掌握各类零配件使用寿命,根据压缩机运行时间、状态、检修、维护保养情况进行综合分析,确定易损件外的配件的备件储备管理。
 
  3.4 进行技术改造
 
  当发现有碍机组安全运行?#20445;?#35201;及时地进行改造。根据机组运行情况进行动态分析,?#39029;?#19981;?#35270;?#24037;艺、常出现故障问题进行技术攻关。
 
  3.5 操作人员培训
 
  操作人员应掌握天然气压缩机操作维修要领,从观、听、嗅、问等方面掌握压缩机的操作;从准、洁、隙、紧4个方面掌握压缩机的安装维修。
 
  利用先进的检测手?#21361;?#23450;期进行状态检测。针对操作人员责任心不强,操作水平差,影响机组的安全运行等问题,积极开展技能提升培训和“双过硬”岗位?#32321;?#27963;动,逐步提高了操作人员的应变处置能力及技术水平。?#27426;?#23436;善制度,强化压缩机检修、操作、运行的风险管控意识,遇到各种问题能果断处理,消除隐患。
 
  4、结语
 
  要实现压缩机“安、?#21462;?#38271;、满、优”运行的目标,加强设备管理,做到精细化管理、精心操作、细致维护、用心运行监控。处理好技术问题,?#27426;?#23436;善相应制度,才能确保压缩机组安全运行。
 

标签: 活塞机组天然气  

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