天然气压缩机组外围系统改造

王 佳

（陕西省天然气股份有限公司延安分公司 陕西延安）

一、概述

往复式压缩机是天然气管输过程中必不可少的增压设备，用于将从生产分离器分离出来的天然气进行增压，使其达到足够的压力后进入外输集管，其广泛应用于各天然气输送场站。往复式压缩机主要由五大系统和两大机构组成，分别为工艺气系统、燃料气系统、启动气系统、润滑系统、冷却系统，曲柄连杆机构和配气机构。往复式压缩机属于容积式压缩机，是使一定容积的气体顺序地吸入和排出封闭空间提高静压力的压缩机。曲轴带动连杆，连杆带动活塞，活塞做上下运动。活塞运动使气缸内的容积发生变化，当活塞向下运动的时候，汽缸容积增大，进气阀打开，排气阀关闭，空气被吸进来，完成进气过程；当活塞向上运动的时候，气缸容积减小，出气阀打开，进气阀关闭，完成压缩过程。通常活塞上有活塞环来密封气缸和活塞之间的间隙，气缸内有润滑油润滑活塞环。

二、故障分析及处理

压缩机正常运行时，会由于惯性、摩擦、气流脉动等而产生相对作用力，造成机组振动加强。压缩机管线的振动会使管路和附属设备连接处松动，加速振动管道的疲劳破坏。在允许范围内存在某种程度的振动是正常的,但该避免管道发生剧烈振动,否则可能导致管道破坏。由于结构与工况的原因,压缩机管线的压力脉动始终存在，管路和外围附属设备长期在振动中运行，常会出现很多故障。

某天然气压气站安装有 4RDSA-1/G3606LE、4RDSB-1/G3606LE型压缩机，通过长期运行，输气系统多次出现控制及机械方面故障，具体表现如下。

1.加载阀改造

压缩机组进气加载阀属两位控制的轨道球阀或球阀。轨道球阀和闸阀是同属一个类型的阀门，区别在它的关闭件是个球体，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门，在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。轨道球阀多次开关后，阀杆的导向槽易造成损坏。同时使用两位控制球阀对机组进行加载，由于球阀关闭速度过快，造成加载过程发动机转速波动大，易使发动机憋停，加载成功率约为80%，不仅对压缩机组的正常运行造成很大的危害，而且影响了场站的输气任务。

经过技术组探讨研究后，将进气的两位电控气动轨道球阀、2台临时使用的手动闸阀、2台两位电控气动浮动球阀更换为上海耐莱斯自动模拟调节阀，公称通径及压力等级均与之前相同，同时对控制线路及气源管线进行相应的配置，控制程序及操作面板进行改造，使机组加载过程缓慢平稳，实现了100%加载成功率。

2.工艺气管道无进气旁通阀的改造

压缩机组工艺气进气管道上设置有两道阀门，第一道为闸阀，第二道为电控气动阀。当机组启机时按照操作规程，需先人为确认闸阀处于关闭状态、电控气动阀处于开启状态，然后缓慢手动打开闸阀向机组进气约0.5 MPa后关闭闸阀。当机组启机后还需手动重新全开进气闸阀，机组停机后又需关闭该闸阀。如果按照目前的启、停机顺序操作时，由于进气闸阀通径为DN250，开关一次需至少2名员工同时操作才能完成。当机组启机后，如果全开进气闸阀时操作过快会因气流冲击造成机组停机。此外频繁的开关闸阀也容易引起阀门冲刷出现内漏，无法起到密封作用。经过研究后对压缩机工艺气系统进气阀均增加上海耐莱斯DN25、PN6.3电控气动旁通阀，同时对阀门管线、控制线路及气源管线进行相应的配置，控制程序及操作面板进行改造，实现了旁通进气启机，不仅减轻了启机过程的劳动强度，避免了对闸阀的冲刷损坏，而且提高了启机的自动化程度，确保了100%的启机成功率。

3.温度变送器改造

压缩机组温度检测元件为一体式温度变送器，一体化温度变送器就是将热电偶或热电阻传感器被测温度转换成电信号，再将该信号送入变送器的输入网络，该网络包含调零和热电偶补偿等相关电路。经调零后的信号输入到运算放大器进行信号放大，放大的信号一路经V/I转换器计算处理后以4～20 mA直流电流输出；另一路经A/D转换器处理后到表头显示。温度变送器安装部位由于振动原因很容易造成元件损坏，若无法及时发现和更换，会严重影响机组运行参数的上传，误导现场操作人员，有可能造成压缩机组的零部件损坏，影响机组安全平稳运行。

经过对市场上的温度变送器的种类分析后，确定了中航威斯特SBWZTB-PT100软连接温度传感器。将压气站所有机组温度变送器更换为中航威斯特SBWZTB-PT100软连接温度传感器。通过减少一体化温度变送器现场变送的中间环节，从而避免了因现场振动而产生的变送器损坏故障，较大程度降低了温度变送器故障率。

4.机组安全阀及排气放空管道网改造

安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。冬运期间，该类机组因机械振动，多次出现安全阀与排气管道处连接法兰根部裂纹及排气管道放空阀与排气管道处连接法兰根部裂纹事件，直接影响到机组安全平稳运行及向下游安全平稳输气工作。

由于安全阀及排气管道放空阀均处于压缩机组排气管道处（排气洗涤罐与排气缓冲罐之间，且设置在发动机附近）,该类机组均在此位置处振动较大，后经对机组的振动数据的检测分析，发现在机组排气洗涤罐与压缩机排气止回阀之间管段振动较小，且符合安全阀及放空阀的装置要求，将安全阀移装此位置，并对安全阀进口管线采用筋板做十字支撑进行加固，根据现场实际情况可以考虑在安全阀顶部安装斜撑，以进一步降低振动对安全阀的影响。通过此次改造，成功避免了该类机组因机械振动出现安全阀与排气管道处连接法兰根部裂纹及排气管道放空阀与排气管道处连接法兰根部裂纹事件。

三、结束语

通过对压缩机组以上相关设备的改造，及控制系统启机逻辑及数据采集程序的修改完善，圆满实现了机组操作安全便捷、运行安全可靠的预期目标，从而进一步保障了长输管道安全平稳输气工作。