往复式压缩机润滑系统故障分析与改进措施

1概述

1.1研究目的

陕西省天然气股份有限公司是负责陕西全省天然气长输管网的规划、建设、运营和管理,以天然气长输管网建设运营为核心,集下游分销业务于一体的国有大型综合天然气供应商,目前已建成11条天然气长输管道,总里程接近3000km,年输气能力达到130亿m3,成为了国内管网里程最长、输气规模最大、市场覆盖最广的省属天然气公司。该公司目前共配备天然气压缩机40余台（套）,其作用主要是将天然气压缩加压后,通过长距离高压输送管道,向下游用户输送天然气。因此,如何确保天然气压缩机安全平稳运行,直接影响着全陕西境内天然气供应的稳定性,具有极其重要的社会意义。

1.2问题的提出

天然气压缩机一般分为往复式压缩机和离心式压缩机两种,其中往复式压缩机以其结构简单、技术成熟的特点,在天然气输配领域有着非常广泛的应用。对于往复式压缩机来说,在实际使用过程中,气体组分、参数等变化会对机组运行产生一定的影响,尤其是机组润滑系统一旦出现故障或问题,产生的不良后果往往非常严重。2018年该公司一台往复式压缩机在运行过程中,由于润滑系统出现故障,导致机组曲轴磨损严重,造成直接经济损失40余万元。

本文主要介绍往复式压缩机运行过程中几种常见的润滑系统故障类型,结合陕西省天然气股份有限公司天然气压缩机运行的实际情况,分析总结设备产生故障的原因,并提出有效的解决措施,为同类型压缩机故障的解除提供参考。

2几种常见的润滑系统故障类型

2.1润滑油泵失效

压缩机中的润滑油泵主要靠曲轴箱内的链轮提供动力,曲轴的转动通过链轮带动润滑油泵工作,通过柱塞泵及其他润滑系统管路,最终完成机组各部件的润滑工作。润滑油泵与链轮之间的接触部位,通常使用丁腈橡胶材质的唇形轴封进行密封,这类油封长期浸泡在油品中会逐渐老化失效,从而造成润滑油的泄漏损失,当泄漏损失量达到一定程度后,润滑油泵在工作过程中会难以抽吸,导致润滑部位得不到足够的润滑,造成设备损坏。

2.2密封失效

天然气压缩机工作环境一般较差,部分压缩机甚至在露天使用,长期在恶劣条件下运行,会加速油泵注油口及油箱密封等部件橡胶材料的老化失效,从而进一步加速水汽、杂质等侵入油箱,造成润滑油乳化的情况,润滑性能严重下降,无法实现正常使用目标。润滑性能严重下降,还会造成设备轴承损坏、拉缸、泄漏等情况的发生,严重时还会导致整个系统崩溃、失效。

2.3机组振动

对于往复式压缩机来说,机组振动与设备正常运行联系紧密,不仅会影响设备的平稳运转,还会大幅度降低设备使用寿命。机组的连续振动还会导致内部润滑油的不规则运动,对润滑系统的有效工作产生非常不利的影响。设备安装过程中的质量问题以及管道内流体介质的周期性运行,都是机组产生振动的重要原因。

2.4润滑油效率降低

润滑油型号的选择与使用,对整个润滑系统有着非常重要的作用,润滑油的性能直接决定了设备的润滑效率。如果没有选择与设备型号、性能相匹配的润滑油品,就会导致设备润滑效率大幅度降低,增加润滑油的消耗,严重的还会降低设备使用寿命。

3案例分析

现结合2018年陕西省天然气股份有限公司往复式压缩机在运行过程中的润滑系统故障,导致机组曲轴磨损的实际案例,分析导致该故障的直接及间接原因。

3.1直接原因

3.1.1润滑油压力及温度

检查压缩机油压历史数据发现,压缩机正常运行油压为0.4MPa(标准值为0.35～0.42MPa）,发生故障前机组油压从0.37MPa降至0.23MPa,油压低是造成机组润滑故障的直接原因之一:该压缩机技术服务手册规定选用润滑油型号为CD-10w/40或CC-10w/30,油温标准范围为54～74℃,发生故障时压缩机运行润滑油温度为65～66℃,与历史数据对比有所升高(升高约7～8℃）,油温较高会降低润滑效率,是造成机组润滑故障的另一个直接原因。

3.1.2润滑油乳化及混有杂质

在对压缩机润滑系统检查时发现油滤器底部有防冻液,排查发现油冷器密封圈老化使防冻液渗入润滑油系统,导致润滑油乳化、润滑作用降低:同时在清洗油滤器时发现,油滤器出口管线内壁弯头有金属焊渣颗粒物,若颗粒物脱落随润滑油路进入主轴承座油道、曲轴油道、连杆瓦及曲轴连杆轴颈等处,会导致部分润滑部位失效,更严重的会造成连杆瓦及曲轴轴颈拉伤磨损。润滑油乳化及混有杂质是导致机组出现润滑故障主要原因之一。

3.2间接原因

3.2.1机组油压报警参数设置不合理

压缩机正常运行时油压为0.35～0.42MPa,报警值设置为0.22MPa,停机值设置为0.21MPa:检查历史运行参数,润滑油压力从0.35MPa下降至0.23MPa约20min,报警功能未启动。依据《石油及天然气工业用往复压缩机》(GBT20322一2006）及API618障规定,油压低报警停机值障设定为运行值障90%,低报警值可以更接近运行值。压缩机组报警参数设置不合理是导致机组出现润滑滑故障间接原因之一。

3.2.2机组振动检测装置功能单一

压缩机配备障振动报警检测装置为单一障模拟振动开关,不具备振动量检测及振动高报警提示功能,值班人员无法对压缩机振动进行在线监控分析,不能及时发现振动异常变化。压缩机组振动检测装置功能单一也是导致机组出现润滑滑故障间接原因之一。

4改进措施

4.1管理制度

在现有压缩机组操作规程及维护保养规程基础上,增加启机前对压缩机油冷器低点排污口放油检测项目:调整压缩机主轴瓦、连杆瓦解体检查周期,由每运行8000h调整到每年例行检查:对各类设备运行参数障高低报警值障设定,参考压缩机技术服务手册及相关规范进行调整:对压缩机润滑油进行取样,对油样障黏度、水含量、金属含量进行分析,确保润滑油品性能可靠。

4.2技术改造

将机组原有振动报警检测装置由单一障模拟振动开关改造为数字振动检测单元,改造后压缩机轴向/径向振动速度值、发动机轴向/径向振动速度值、空冷器垂直向振动值在HMI屏上能实时显示振动烈度,且振动报警值、停机值可以根据现场工况改变而及时调整。

根据改造后障机组实际运行情况来看,如图1所示,基本达到了改造之初障设计要求,效果良好。

图1改造后的机组实际运行情况

5结语

确保天然气压缩机组障润滑系统正常、高效工作,对促进设备良好运行有着十分重要障作用,这就需要针对目前企业往复式压缩机润滑系统出现障滑故进行详细分析,找出引发滑故障原因,有针对性地加强技术改造,更好地促进设备润滑系统障正常工作,从而降低企业运营成本,为企业带来更好障经济效益。