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(fā)已進入中后期，存在油井含水率高、投入產(chǎn)出比大，以及常規(guī)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(qū)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(tǒng)、增壓壓縮機，組成一體化裝置。該裝置入口為空氣，出口為數(shù)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(chǎn)，一般都需要對各系統(tǒng)單獨調(diào)試，再進行整 套裝置聯(lián)調(diào)負荷試驗，來滿足現(xiàn)場機組運行的設計要求。本次故障就發(fā)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(xiàn)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(huán)泄漏

活塞環(huán)是裝在活塞上與氣缸內(nèi)孔接觸，密封氣缸與活塞間間隙的重要部件?；钊h(huán)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(huán)與氣缸壁的間隙泄漏至活塞的另一側(cè)，并被活塞重復壓縮，造成排氣溫度升高。

3.2氣閥泄漏

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，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(nèi)，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(nèi)）反竄回四級壓縮缸內(nèi)，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(jié)垢、堵塞

級間冷卻器或管線結(jié)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(jù)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(wǎng)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(huán)損壞，級間冷卻器或管線結(jié)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(xiàn)象是四級壓縮缸排氣溫度高于正常值。按照理論分析，根據(jù)壓縮缸排氣溫度高故障發(fā)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(jié)流現(xiàn)象。打開四級氣閥和四級活塞，發(fā)現(xiàn)四級進氣閥閥孔（圖 1）及進排氣氣閥內(nèi)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(huán)無異常。檢查五級氣閥和活塞，發(fā)現(xiàn)五級進氣閥也存在焊渣（圖 3）， 卡阻在閥片和彈簧處，活塞環(huán)無異常。

通過排查發(fā)現(xiàn)，由于機組成橇過程中壓力容器和管線焊接時產(chǎn)生焊渣， 機加工后的鐵削等雜物附著在缸體進排氣道內(nèi)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(nèi)，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(nèi)的氣閥，進行全面檢查，逐級清除氣閥內(nèi)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(xiàn)象，更換存在缺陷或被損壞的零件。

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

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

檢查工藝氣系統(tǒng)的閥門是否存在卡阻、泄漏和關閉不嚴等情況。經(jīng)過采取工藝氣系統(tǒng)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(tǒng)管道，未發(fā)現(xiàn) 異常。按照廠內(nèi)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(jié)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(jīng)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(jiān)控其運行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，加強運行前的檢查保養(yǎng)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）