压气站投产调试阶段常见故障原因分析

田小民 张 硕

中国石油西气东输管道公司，江苏 邳州 221300

0 前言

天然气作为清洁能源已逐渐普及，天然气管网增压工程进入了跨越式发展阶段。在压气站建设过程中，由于施工不规范、逻辑联锁保护功能临时屏蔽等原因，导致延误调试周期或者损坏现场设备的情况时有发生，针对这些常见问题进行分析和探讨，提出相应的解决措施。

1 常见故障原因分析

1.1 油冲洗时间过长

在润滑油系统施工安装阶段，难免会有金属屑、砂粒等杂质进入润滑油工艺系统，为保证压缩机组运行的安全、稳定、可靠，在设备运行前，油冲洗是必不可少的流程。一般油冲洗在30 d左右能够完成，但由于现场实际情况各不同，有的时间跨度接近100 d，会直接影响整个机组调试的进度。

通过现场分析，一般造成油冲洗时间较长的主要原因有：运输、安装过程未采取预防杂质进入管网的措施，造成进入管路的杂质较多；冲洗工艺方案对冲洗用的临时管道、盲板位置等设计不当，造成局部管路未能冲洗；冲洗方案没有针对油冷器等特殊设备、特殊位置做出专门的方案，耽误了时间；施工人员对油冲洗重视程度不够，没有按设备厂家的规定在最大允许流速和最大可能温差条件下进行冲洗；没有及时更换油过滤器滤芯；现场人员经验不足，对油冲洗过程中的注意事项不熟悉，造成油冲洗时间大大增加［1］。

1.2 干气密封损坏

离心式压缩机一般采用干气密封的密封方式。因为干气密封设计精密，对密封气气质要求较高，一旦有杂质进入干气密封，就很有可能对其造成损坏。比如，某压气站在调试工程师启机过程中，发现2#压缩机的非驱动端干气密封主排气压力达到450 kPa，远远高于正常值150 kPa，排除压力变送器的故障后，锁定为干气密封损坏。现场拆除该干气密封，发现两级干气密封内都有润滑油和微小的颗粒状杂质。

干气密封内有润滑油，原因大多为隔离气系统没有正确投入使用，隔离气的作用就是为了防止轴承润滑油进入干气密封。此时，如果润滑油泵处于运行状态，缺少了隔离气的隔离保护作用，润滑油就会进入干气密封系统。而造成隔离气失效的情况有：空压机没有运行且氮气瓶内没有充N2或者N2不足；压缩空气和氮气瓶的供气手阀没有打开；隔离气调压阀故障，没有正常打开；N2保护系统的电磁阀故障，在压缩空气压力较低时不能自动开启。

干气密封内有杂质，要么是由于干气密封滤芯损坏或者滤芯太脏无法过滤掉杂质，主密封气将杂质带入干气密封；要么是在施工安装过程中，工艺管网内残留的杂质没有清洁干净，在压缩机机体内倒流入干气密封。

主密封气和机体内的气体压差较小是造成机体内的工艺气倒流入干气密封的主要原因，可能的原因是：在压缩机机体充压前没有正确投用主密封气；压缩机内的气体还没放空或放空不完全的情况下，关闭了干气密封供气阀；干气密封气调压阀故障，造成密封气与腔体内的压差较小。

干气密封作为压缩机重要的组成部分，一旦损坏，会造成较大的经济损失；同时由于采购周期较长，也会对调试周期有很大影响［2］。

1.3 润滑油过温碳化

压缩机组对矿物油的温度有严格要求，一般最低20℃左右，最高不超过80℃。某压气站的润滑油橇采用液胀式温度控制器TC和温度保护开关TSH来控制润滑油的温度，温度控制器TC设定值为50℃，温度保护开关TSH设定保护值为80℃。当油箱内温度低于50℃时，加热器开始加热，高于50℃加热器停止加热。如果温度控制器TC故障，当润滑油温度达到80℃时，温度保护开关TSH动作，以停止加热器工作。但是此压气站在投产调试阶段，油温曾一度高达120℃，造成润滑油碳化，油箱内所有润滑油无法继续使用，经济损失较大。调试人员对润滑油温度控制器TC和温度保护开关TSH控制进行逻辑分析后发现，TSH没有直接控制温度开关，而是由现场接入站控机柜间PLC，通过逻辑判断后输出信号传至马达控制中心MCC。如果PLC及MCC等环节出现问题，会导致加热器持续加热而温度保护开关TSH却起不到保护作用。此后该压气站通过硬接线将TSH信号从PLC并联接入MCC，由TSH动作直接控制加热器停止。

1.4 润滑油辅助油泵启动不及时

压缩机机组运行过程中，润滑油由润滑油橇的主润滑油泵提供，当主润滑油泵故障停止运行后，自动启动辅助润滑油泵，如果辅助润滑油泵没有启动或者出现故障，润滑油压力持续降低，达到某一设定值后机组紧急停机。当压力低于高位油箱止回阀的开启值时，则高位油箱单向阀打开，提供停机过程中的润滑油。某压气站在设备调试阶段，出现主润滑油泵故障停机后，机组紧急停机。通过检查数据趋势发现，辅助润滑油泵已经启动运行，但在主润滑油泵停止的瞬间，油压已经降至停机值。在润滑油泵切换过程中，造成机组停机的原因可能是停机值与启动辅助润滑油泵的值很接近，没有时间完全切换或者是油管路中蓄能器没有起到减缓压降速率的作用。

一般因为设定值造成这种情况的可能性很小，大多是因为蓄能器没有起到延缓压降的作用，造成蓄能器失效的原因可能是：蓄能器没有充压或者由于皮囊损坏造成皮囊内压力过低；蓄能器皮囊内压力过高；蓄能器与主管线连接的阀门没有打开或者没有全开［3］。因此，在润滑油橇投用初期，要定期检查蓄能器压力是否满足使用要求。

1.5 变频器故障

变频器是电驱压缩机组的重要组成部分，因功率大，电压高，电子元件多等特点，因此不论是在设备调试阶段还是运行阶段变频器都经常会发生故障。通常发生的故障有变频变压器超温、功率单元超温、功率单元通讯故障、功率单元故障等。

造成这些故障的原因有：现场灰尘太多，设备散热较差，因温度高紧急停机，通讯接口不清洁，影响通讯；变频器冷却设备故障，无法冷却变频变压器和功率单元；室内湿度较大，影响元器件的使用寿命；安装不当，各元器件受力不均，无法承受较大负载。所以，既要保证变频器各部件的安装质量，又要保证房间的清洁度和空气温度、湿度。

1.6 其他问题

除了以上常见的故障以外，在压缩机组调试阶段，电机润滑油回油不畅造成漏油，电机循环冷却水故障造成温度过高停机等问题也会经常出现。这些问题大多数是因为施工质量较差或者现场操作不当造成。

2 预防措施

预防上述故障，不仅可以避免因其产生的设备损失，还可以大大缩短调试周期，尽快将设备投入使用。因此，不管从经济角度还是民生角度都具有重要意义。为此，采取以下预防措施尽量规避此类故障。

a）加强施工管理，提高施工质量，避免因设备基础质量差影响调试进度和设备使用寿命。

b）各厂家调试阶段，每天召开现场人员协调会，对当天的具体内容进行分析，对有交叉作业的内容做好安全分析，避免因交叉作业造成设备故障［4］。

c）针对不同阶段的调试内容，制定详细的施工方案，并组织人员对方案进行审核，审核无误后严格按方案执行。

d）加强现场人员对设备原理、操作规程的学习，同时做好现场安全警示标语，防止出现误操作等现象［5］。

e）对新投用的设备加强巡检，及时发现隐患，避免在调试中造成更大的故障。

［1］梅 晔.大型压缩机组油系统冲洗工艺［J］.化工建设工程，2001，23（2）：40-42.MeiYe.Flushing Technology of Large Compressor Oil System［J］.Chemical Engineering Construction，2001，23（2）：40-42.

［2］尹广增.输气管道压缩机干气密封故障分析［J］.压缩机技术，2008，（1）：26-30.Yin Guangzeng.Failure Analysis of Gas Pipeline Compressor Dry GasSeal［J］.Compressor Technology，2008，（1）：26-30.

［3］何文丰，沈永森.提高离心机组油路系统蓄能器能力应用［J］.石油化工设备技术，2010，31（6）：35-40.He Wenfeng，Shen Yongsen.Improvement of Accumulator Capacity of Oil System in Centrifugal Compressor Unit［J］.Petro-Chemical Equipment Technology，2010，31（6）：35-40.

［4］胡建洲.大型离心式压缩机试车工作总结［J］.天然气与石油，2010，28（5）：45-47.Hu Jianzhou.Summary on Test Run of Large Centrifugal Compressor［J］.NaturalGasand Oil，2010，28（5）：45-47.

［5］柳 立，王 健，刘晓天.浅谈工程项目管理中的现场管理［J］.天然气与石油，2002，20（3）：66-68.Liu Li，W ang Jian，Liu Xiaotian.Management in Discussionson on-site Project Management［J］.Natural Gas and Oil，2002，20（3）：66-68.