天然气长输管道压缩机故障原因分析及对策

奚占东* 朱红卫 郑贤斌 吕寒 成素凡

（1.中国石油西南管道公司贵阳输油气分公司；2.中国石油大学（华东）海洋油气装备与安全技术研究中心；3.中国石油天然气股份有限公司天然气与管道分公司；4.中国石油西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院）

奚占东等. 天然气长输管道压缩机故障原因分析及对策. 石油规划设计，2014，25（4）：44～45

压缩机具有结构紧凑、排气均匀、损失小、效率较高、从低压到超高压操作范围较宽等优点［1-2］。随着天然气市场的快速发展，天然气长输管道压缩机正不断朝高速、高压、大流量方向发展，并成为天然气输送过程中的关键设备，成为企业设备管理和维护的重点［3］。作为天然气长输管道的关键设备，压缩机在运行过程中难免会出现故障，甚至事故，开展压缩机组故障原因分析对提高设备维护效率至关重要。根据某天然气长输管道压缩机组故障记录，分别对离心式和往复式压缩机组故障停机次数、故障停机时间进行统计，分析总结故障原因，为压缩机组安全管理提供参考。

1 压缩机组故障原因

1.1 离心式压缩机组

根据故障停机次数和故障停机时间随故障原因分布情况统计发现，造成离心式压缩机组故障停机的主要原因有两个，即，设备因素和外界及环境因素。设备因素造成的故障停机次数为802次，占故障停机总次数（1296次）的61.9%；故障停机时间14468h，占故障总停机时间（26533h）的54.5%；外界及环境因素造成的故障停机次数为355次，占27.4%；故障停机时间为8545h，占32.2%。

1.2 往复式压缩机组

根据故障停机次数和故障停机时间随故障原因分布情况发现，引起往复式压缩机组故障停机的主要原因为设备原因、无油流或油压低和爆燃停机。其中，首要原因是设备原因引起的故障停机次数428次，占故障总停机次数（848次）的50.5%，故障停机时间4344h，占故障总停机时间（5343h）的 81.3%；其次原因是无油流或油压低引起的故障停机次数 156次，占总数的 18.4%，故障停机时间433h，占8.1%；第三方面原因是爆燃停机次数152次，占 18%，停机时间 196h，占 3.7%。除这 3个主要原因外，还存在设计、施工、误操作等方面的原因。

1.3 压缩机组故障部位

离心式压缩机和往复式压缩机组按故障部位分布情况统计发现，造成压缩机组故障停机的主要部位为压缩机、GG（燃气发生器）系统和控制系统。其中，控制系统造成的停机次数最多，压缩机引起的停机累计时间最长。

2 压缩机组故障分析及对策

目前，由于国内天然气长输管道建设速度较快，每年以约7000km的速度推进，西气东输管道二线、西气东输管道三线、陕西—北京管道三线等天然气管道相继建设并投产运行，对天然气压缩机组进行故障分析尤为必要。通过分析可知，引起压缩机组故障停机的主要原因为设备因素、外界及环境因素等。设备因素包括机械设备故障、电气及控制系统故障。引起压缩机组故障的外界及环境因素主要包括外电供应和工艺气质问题，其中，外电供应造成机组故障停机的主要原因是由于外电失电、闪断和波动；工艺气质造成机组停机问题是燃料气含有其他杂质，造成过滤器堵塞。

2.1 常见机械故障分析及对策

典型的机械设备故障包括压缩机转子损坏、燃机燃烧室静叶烧坏、机组入口齿轮箱结构性损坏等［4］。

某站3台压缩机转子损坏，原因为在机组安装时没有进行喘振线等测试，使压缩机操作系统流量计算有误，造成机组长期工作在阻塞区。应加强压缩机组安装调试期管理，确保完成喘振线等测试工作，并核查在役机组安装测试记录。

某站2台燃机一级静叶烧坏及燃烧室存在局部烧蚀现象，分析其原因为天然气中含重组分的液态烃所致。应重视机组燃烧室热电偶监测温度差异大造成的停机事件，分析每个热电偶监测温度变化的历史趋势，并辅佐孔探检测分析原因，避免由于喷嘴局部堵塞或烧蚀导致燃烧火苗偏向，进而引起燃烧室局部烧蚀故障发生，降低燃烧效率和缩短燃机寿命。

2.2 电气及控制系统故障分析及对策

控制系统故障导致停机占总停机次数的45%，其中，假信号停机占53%、软件故障占22%、硬件故障占35%。应加强对机组控制系统仪表和电气接线、接地、信号干扰等故障分析，采取针对性的程序优化、信号过滤、接线方式改进等措施降低故障发生。

控制系统假信号故障主要原因为接线松动、瞬时干扰和系统误报警。建议采用假信号过滤和报警技术手段，分析数据变化规律，对超过合理范围的跳变数据进行判断，不参与控制逻辑，并提示现场人员及时检查维护。

控制系统软硬件故障，如，频发的Mark Vie系统 I/O包监测离线和通讯中断、系统模块及安全栅等硬件损坏问题，建议通过信号处理、停车保护逻辑、报警等控制程序的优化，提升控制系统的稳定性。对控制系统故障率较高的部件，新机组采购评标需重点进行检测和检验。

2.3 外界因素分析及对策

引起压缩机组故障的外界因素主要包括外电供应和工艺气质问题。因外电失电、闪断和波动造成压缩机组停机较多，需采取多种手段保证供电质量。应做好与地方供电单位的沟通以提高供电稳定性，采取措施提高站内自供电系统、发电机组的维修质量。因工艺气质造成机组停机也很普遍，如，某站两台燃机叶片烧损分析，为燃料气含液态烃，以及因上游清管造成燃料气携带大量粉尘和水，堵塞过滤器并频繁更换滤芯，导致机组停机时间较长。建议采用加装分离器，改善蒸汽质量，以及提高上游管线作业管理，加强气质监控，适时更换过滤器滤芯，加密管线设备排污次数，并重点关注压缩机组干气密封气、燃料气气质等处理措施。

[1]苏鹏.多级离心式压缩机故障停机反转特性研究[D].上海: 上海交通大学,2012.

[2]马云.活塞式压缩机故障诊断技术研究[J].中国石油和化工标准与质量,2013,33(1): 109.

[3]叶满意.离心式压缩机的工作原理、常见故障和解决措施[J].中国石油和化工标准与质量,2012,32(6): 227.

[4]王永清.往复式空气压缩机常见故障及处理[J].石油和化工设备,2009,12(7): 41-43.