陳月娥 趙勇 王先朝(中石油新疆油田公司采氣一廠，新疆 克拉瑪依 834000)

為保證新疆北疆穩(wěn)定供氣和西氣東輸二線戰(zhàn)略安全，新疆油田公司選定呼圖壁氣田改建地下儲氣庫，壓縮機(jī)全部采用ARIEL公司KBU-6臥式對稱平衡雙作用往復(fù)壓縮機(jī)。本文對呼圖壁儲氣庫壓縮機(jī)常見故障及機(jī)理進(jìn)行了分析，并根據(jù)故障情況制定了適應(yīng)性改造方案，對往復(fù)式壓縮機(jī)的故障削減研究有著重要的意義。

1 壓縮機(jī)運(yùn)行故障分析

第一注氣周期期間，各類故障導(dǎo)致壓縮機(jī)停機(jī)211次。往復(fù)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、部件繁多，故而引起故障的原因很復(fù)雜，具有多樣性和并發(fā)性。運(yùn)行期間三類問題對注氣壓縮機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行影響較大：第一類是壓縮機(jī)氣閥故障造成壓縮機(jī)停機(jī)35次；第二類是壓縮機(jī)振動造成管線卡箍上的螺栓斷裂；第三類是壓縮機(jī)出口除油系統(tǒng)除油效率低，氣缸潤滑油隨天然氣進(jìn)入氣層，對氣層造成一定的污染。針對這三類問題，提出相應(yīng)的技術(shù)改造方案。

2 壓縮機(jī)適應(yīng)性改造

2.1 壓縮機(jī)氣閥改造

2.1.1 氣閥損壞原因分析

呼圖壁儲氣庫壓縮機(jī)所使用氣閥為網(wǎng)狀閥，主要由閥座、升程限制器、閥片、彈簧、氣閥螺栓和螺母組成。通過對損壞氣閥狀況分析，損壞原因主要有兩類：

2.1.1.1 氣閥開啟和關(guān)閉由氣體沖擊和下部8根彈簧雙重作用力而產(chǎn)生，氣閥高頻運(yùn)行極易造成彈簧疲勞損壞，其中某一根彈簧損壞會導(dǎo)致閥片運(yùn)動不平衡，與閥座產(chǎn)生撞擊，損壞閥片。

2.1.1.2 注氣壓縮機(jī)氣閥運(yùn)行工況嚴(yán)苛，二級氣閥閥隙氣流速度最高達(dá)51m/s，閥片撞擊頻率33次/秒，每天撞擊次數(shù)高達(dá)285萬次。

2.1.2 氣閥結(jié)構(gòu)改造

對儲氣庫注氣壓縮機(jī)氣閥實際運(yùn)行工況進(jìn)行計算機(jī)動態(tài)仿真模擬計算，根據(jù)計算結(jié)果對氣閥進(jìn)行相應(yīng)的改造設(shè)計。通過分析研究，對氣閥改造如下：

2.1.2.1 重新對閥片材質(zhì)進(jìn)行選材，采用航天復(fù)合材料（聚醚醚酮本體，添加二硫化鉬及碳纖維等），該材料具有較好的柔性，適合于嚴(yán)格要求低摩擦系數(shù)和耐磨耗用途的場合，并將閥片加厚，提高閥片抗沖擊能力；

2.1.2.2 取消閥片定位銷，讓閥片有更大的運(yùn)行自由度，有效避免氣流脈動紊流導(dǎo)致閥片傾側(cè)運(yùn)動時卡住，并特別設(shè)計一種彈簧減振栓，用于降低撞擊力；

2.1.2.3 重新核算氣閥彈簧，修正彈簧的啟閉角，并重新布局彈簧，改善閥片的運(yùn)動性能。

將改造后的新型氣閥應(yīng)用于5#壓縮機(jī)組，運(yùn)行4000小時，24只氣閥均未損壞，氣閥使用壽命延長了300%。

2.2 壓縮機(jī)管箍改造

2.2.1 管箍斷裂原因分析

經(jīng)過一段時期對震動產(chǎn)生的機(jī)理和設(shè)備本身結(jié)構(gòu)適應(yīng)性分析，確定造成卡箍斷裂的原因有兩點：

2.2.1.1 壓縮后的天然氣以脈沖狀態(tài)外輸，產(chǎn)生脈沖震動，由于機(jī)組冷卻和運(yùn)行時緩沖罐熱膨脹狀態(tài)不同，使得緩沖罐支撐存在虛撐或頂絲過緊現(xiàn)象，起不到有效的抑振作用，造成管線振動過大。

2.2.1.2 固定式管箍能夠有效抑制垂向振動，而對水平向振動無法產(chǎn)生有效穩(wěn)固作用，水平向沖擊力較大，造成管箍螺栓斷裂，并且管箍的螺栓為焊接結(jié)構(gòu)，一旦損壞不能及時更換。

2.3 管箍適應(yīng)性改造

2.3.1 在二級出口緩沖罐的底座下面增加墊塊，機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)后，機(jī)組部件及管線經(jīng)過充分受熱膨脹，定期檢查并調(diào)整每臺機(jī)組二級出口緩沖罐的支撐，降低振動幅度。

2.3.2 根據(jù)管線震動特點重新設(shè)計管線卡箍，每個固定點采用兩個半環(huán)形鋼箍包裹管線，使其受力于管線180°面，以克服來自于垂直向和水平向震動。管箍底座采用活動螺母固定，便于拆卸和更換。

采用設(shè)計發(fā)明的新型管箍，同時定期檢查調(diào)整緩沖罐支撐，壓縮機(jī)震動由9mm/s降低到4mm/s，并且再無管箍斷裂現(xiàn)象發(fā)生，出現(xiàn)螺栓振松現(xiàn)象，只需緊固即可。

3.3 除油器內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.3.1 除油效率低原因分析

3.3.1.1 濾芯固定不牢：將除油器打開后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部安裝濾芯6個，其中4個因螺桿固定不緊，與底座脫開，天然氣未經(jīng)過除油濾芯除油，直接輸出。

3.3.1.2 濾芯選型不佳：對濾芯安裝完好的除油器取樣化驗，發(fā)現(xiàn)氣體含油量依然很高，表面因濾芯孔隙度過大或選型不佳導(dǎo)致處理量不夠。

3.3.2 除油器適應(yīng)性改造

3.3.2.1 經(jīng)多次試驗，研制出頂部固定盤，將除濾芯頂部通過一個固定盤固定，使其成為一個整體，避免了單根濾芯因受到局部沖擊過大而搖曳脫落。

3.3.2.2 將原配置的A-11667型號除油濾芯，更換為PCH?GC-336型號的濾芯。新型濾芯由不同尺寸纖維和高密度聚酯交錯纏繞，層層覆蓋，最終形成一個錐形螺旋，增加了潤滑油的除油效率，而原濾芯過濾層只采用了普通聚酯材料，簡單疊加方式。此外與原濾芯相比，新濾芯材質(zhì)更加結(jié)實耐用，厚度增加了1mm，能夠降低高壓力沖擊對濾芯的損壞，延長了濾芯使用壽命。

除油器內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造及優(yōu)化后，壓縮機(jī)潤滑油除油效率凈增加96%。

4 結(jié)語

通過對壓縮機(jī)進(jìn)行適應(yīng)性改造，2013年因設(shè)備故障停機(jī)累計211次，2014年故障停機(jī)僅26次，故障停機(jī)率降低85.6%，改善了壓縮機(jī)運(yùn)行效率，延長壓縮機(jī)使用壽命，為含有大型壓縮機(jī)組的其他氣田及儲氣庫提供了可供借鑒的解決措施。

[1]王發(fā)輝等.往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷研究現(xiàn)狀及展望《壓縮機(jī)技術(shù)》2007年第2期.

[2]渠汝濤等.往復(fù)活塞式壓縮機(jī)關(guān)鍵部件故障原因分析《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》2014年第24期.