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天然气压缩机密封系统常见故障及处理对策

发表时间：2020/12/30 来源：《建筑科技》2020年7月下作者：王力辉

[导读] 随着我国经济的不断发展，各类用户对天然气的需求也在不断增加。

黑龙江省大庆市大庆油田有限责任公司天然气分公司油气加工九大队王力辉

【摘要】随着我国经济的不断发展，各类用户对天然气的需求也在不断增加。为了满足生产和不同用户对不同压力的需求，天然气增压系统应运而生。在生产和运输过程中，如果增压系统中的压缩机发生故障，而天然气作为易燃易爆的化学物质，后果将不堪设想。根据天然气增压系统压缩机风险控制策略，在工艺和安全管理方面提出改进意见和建议，以促进天然气压缩机的安全运行和管理。
【关键词】天然气;密封系统;常见故障;优化策略
        【引言】通过流体力学衍生出来的，通过静力和动力的平衡原理，实现对气体的密封。密封系统的组成包括动静环、密封圈等，其工作原理如下：动环外表面区别于静环，其上有螺旋槽且具有较高的光滑度。当外环处于旋转状态时，天然气会随着螺旋从外部向中心进行运动，密封堰接收直径方向的部分气体。密封堰具有良好的节流性能，能够完成对气体的挤压，使其压力增加。在压力上升到一定程度后动静环接触面被分开，压力较大的气体会在两环之间形成气膜，从而将泄漏间隙阻塞，达到良好的密封效果。
        一、天然气压缩机的工作原理及构成
        1、机组主要由：发动机、压缩机、压力容器、燃料气系统、
　　    自控系统、冷却系统、润滑系统、启动系统等组成。压缩机上设有传感报警停机装置，在运行过程中，一旦某个系统出现故障，那么传感器就会将接受到的信号发给处理系统，处理系统则对信息进行分析与处理，最后发出报警或者停机信号，从而使设备停止运行，确保安全。
　　    发动机通过联轴器带动压缩机运转，从而实现对气的压缩。压力容器则主要对气体进行过滤、洗涤和缓冲等。自动控制系统承担着整个系统的信息监控和传输。冷却系统是采用防冻液来充当循环液体对发动机、压缩机进行降温，以保证整个系统温度在正常范围，防止设备工作过热而造成停机或者故障。启动系统作为原动力是整个系统顺利启动运行的关键。综上所述，压缩机组是一个结构复杂且需要各环节间协调统一才能正常运转的系统。
        二、常见故障
　　    1、仪表卡盘
　　    浮子流量计是密封系统常用的计量装置，其位置设置在系统的进出口处。若在压缩气体的过程中出现脉冲气流，计量装置的表针会卡住。卡在低位时对系统的影响不大，若卡在高位会使压缩机出现停机现象。若在检修过程中确定是卡盘故障，可以对管线进行敲击即可，同时将压缩件前端的过滤器进行清理，并保持计量装置干净，就能有效减少卡盘故障的发生。
　　    2、泄露超限
　　    通常干气密封分为两极，且两极间存在较强的连贯性。在一级密封波动较大的情况下，若伴随着较大的泄漏量，此时针型阀还未进行放空操作，其开度较小。放火炬还未完全打开，不能及时将气体排放出去，密封腔气体增多，压力随之增大，进而导致连锁停机。此故障在压缩机工作过程中出现次数较少。
　　    3、选型失误
　　    干气密封过程中，具有较小的泄漏量，其设计值有时会远远超出实际值，因此需要根据实际泄露情况，选择合适的计量装置量程。若量程过大，计量的精确程度会大大降低，从而触发连锁导致停机。
　　    4、密封失效
　　    此故障时压缩机运行中最易出现的，在反复开关压缩机的情况下，极易出现密封失效现象，下面对失效原因进行总结：
　　    密封面洁净度被破坏：过滤器出现故障、管网被腐蚀等因素，会使大颗粒物质附着在密封面上，对其造成污染。天然气出现冷凝现象，其中含有的烃类物质会粘在密封面上;安装时未做好零件的清洁工作;隔离气通入前，润滑油就已经通入设备。在上述情况发生时需要将密封件全部拆除，清理完成并检查无异常再重组，若出现坏损需返厂维修。

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　　    喘振现象：喘振的发生会使内部气体流量剧增，且压力出现强烈波动，压缩机内的气体流量会呈现出大幅波动状态，这会破坏压缩机的稳定运行，从而导致密封失效。此现象在压缩机运行中很少出现，因此只需对相关密封元件的质量进行检测即可，通常不需要更换新的组件。若系统部件使用超过一年或故障次数达到5次，需要联系厂家对相关元件进行测试，老化严重的部件需及时进行更换。
　　    平衡管：当火炬压力出现较大波动，会影响平衡管作用的正常发挥，在形成的反压作用下，气流无法推动密封面，气膜形成失败，造成密封失效。
　      三、天然气压缩机运行风险防控措施
        压缩机在运行时易出现的安全风险有：长时间运行导致温度过高、电压不稳定导致电压过高、操作员的不正常操作、系统的不合理设计以及天然气含硫腐蚀等。由于压缩机正常运行存在诸多的潜在风险，所以我们必须对其进行风险防控，采取有效的防控措施。
　　    1、防机体超温措施
　　    1）由于天然气的特殊性，我们可以选择闪点高、氧化后析碳量少的高级润滑脂，适当注油，定期对压缩机进行检修，检查是否有异常情况发生;
　　    2）压缩机在正常运行过程中容易产生污垢，故必须要定期清除污垢，使冷却水可以正常流通，并且确保冷却水的质量符合标准，才能使压缩机组的冷却系统可以正常运行;
　    　3）定期检查油水分离器，把分离出来的油和水及时排放出去，防止出现故障。
　　    2、防超压
　　    在压缩机出口安装质量好的单流阀以代替截止阀，并定期检修，避免加载后出口流程截断造成超压。在压缩机进、出口设高、低压报警和高压保护装置，方便检修人员对压缩机进行远程自动监控，预防意外情况发生。
　　    3、防硫化氢腐蚀
　　    1）加装简易脱硫装置，降低压缩机内部的腐蚀几率;
　　    2）定期维修和更换压缩机的重要部件，防止因部件腐蚀造成安全事故;
　　    3）对高压部分且和天然气接触的零部件選用抗硫材料。
　　    4、防火防爆措施
　　    1）压缩机进气、出口管线必须安装自动截断阀。如果发生天然气泄漏、火灾或其它事故时，操作人员可以及时关闭截断阀，切断气源;
　　    2）在增压站尽可能多的安装可燃气体检测报警系统，第一时间掌握报警情况;
　    　3）定期对增压站进行系统检测。
　　    5、完善工艺设计
　　    1）利用自动控制阀门代替手动控制阀门，通过智能化、自动化手段在紧急情况下自动切断气源并放散泄压，防止事故的发生;
　　    2）给压缩机组的轴承安装多种监控装置，如：震动监控、温度监控、轴位移监测等装置，完善压缩机组的智能化工艺，提高预警能力。
        【结束语】以上是对压缩机密封系统的相关介绍。首先介绍了密封原理，然后介绍了几种常见的密封形式。最后，对常见故障进行了总结，并提出了相应的优化策略。在天然气的生产和输送中，压缩机起着不可或缺的作用。密封系统作为压缩机的重要组成部分，其内部结构比较复杂。如果能遵循上述优化措施，系统的故障频率将大大降低。
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