索拉压缩机组常见故障处理

陈瑞成，王 辉

（中国石油西部管道兰州输气分公司，兰州 730070）

索拉压缩机组常见故障处理

陈瑞成，王 辉

（中国石油西部管道兰州输气分公司，兰州 730070）

涩宁兰管道压缩机组运行7年来，累计发生了171次导致启机失败或停机的故障，对171次故障进行归纳总结后，发现经常发生的故障主要集中在外供电、控制系统、工艺设备、空气系统这4方面，占总停机次数的83.04%。对这4方面的故障进行深入分析，剖析原因，提出解决措施。通过现场运行检验，所采取的措施大幅降低了故障发生率，涩宁兰管道压缩机组年平均无故障运行时间由初期的900 h提高到2 900 h。

索拉；压缩机组；故障；措施；涩宁兰

燃气轮机驱动离心式压缩机（以下简称压缩机组）在天然气长输管道上已经得到越来越多的应用。截至2012年底，中国石油天然气与管道分公司已经有101台压缩机组在运行。作为天然气长输管道的核心设备，燃气轮机是集技术密集、人才密集、资金密集于一体的高科技产品，素有“机械工业皇冠上的明珠”之称。其运行状况关系到运行单位的平稳生产和经济效益的实现，一旦发生故障且短时间内无法恢复，造成管线压力波动，对下游用户的可靠用气造成影响，运行单位需承担巨大的社会责任。因此，在压缩机组运行过程中有哪些常见故障，同时对故障成因进行剖析总结，提高压缩机组运行水平，减少故障停机次数，对运行单位显得尤为重要。

1 涩宁兰管道压缩机组概况及运行情况分析

兰州输气分公司运营着涩北-西宁-兰州输气管道主复线（以下简称涩宁兰管道），承担着为甘肃、青海、宁夏3省供气的重任，尤其是在采暖季节，涩宁兰管道给西宁和兰州城市燃气保供任务异常严峻，保证压缩机组平稳运行至关重要。

涩宁兰管道从2005年开始实施增压工程，历时5年，逐步建成了涩北、羊肠子沟、乌兰、湖东、河口5座压气站，共安装了13台压缩机组，燃气轮机为美国索拉公司制造，离心压缩机为德国曼透平公司制造，总装机功率168 MW。

自涩宁兰管道首台压缩机组于2005年11月投运以来，截至2012年12月31日，13台压缩机组累计运行约17万小时，累计发生171次导致压缩机组启动失败或停机的故障，经分类整理，详细情况见表1。由表1可以看出，排在前4位的分别是供电故障、控制系统故障、工艺故障、空气系统故障，4项合计占全部停机次数的83.04%。

2 典型故障处理措施

由前面分析可知，4类主要故障就导致了83%的停机，对这4类故障进行深入分析，找到其深层次的原因，从根源上解决问题，就可以大幅降低停机次数。涩宁兰管道技术人员在不断总结运行经验的基础上，对故障成因逐步有了深刻的认识，提出很多有针对性的措施并实施，得到现场实际运行的检验，效果良好，现将故障成因及解决措施分析如下。

2.1 外供电导致停机的原因分析及解决措施

涩宁兰管道压气站供电方式是以10 kV市电为主电源，发电机为备用电源。除河口压气站外，其余4座压气站均位于青海省无人或少人区，所在地区市电质量差，经常因天气等原因掉电，且电压不稳。压缩机组由于润滑油冷却器、空冷器、箱体通风等电机都需要380 V动力电源，在市电中断时，如果备用电源不能在20 s内及时供给，则会因供电故障而导致停机。

作为备用电源的发电机一般需要15 s左右启动并带载，在冬季则需要20 s以上的时间。针对发电机现实情况，给发电机房做保温，安装了两台3.8 kW的防爆加热器，只要发电机房室内温度低于10℃，则加热器自动启动，确保在冬季或寒冷天气，发电机能迅速启动并带载。

市电电压不稳，极易导致压缩机组用电设备损坏或不能正常工作，从而引发供电故障，触发压缩机组停机。针对这种情况，给各压气站的变压器后安装了稳压器，确保380 V电压在－5%～＋10%之间，避免了电压不稳导致的停机。此外，在每年电气春秋检时，加强对市电线路的检查和测试，各站队将市电线路巡检纳入日常工作范围内。

从市电线路管理、增设稳压器、发电机组管理等多个方面采取措施，综合改进，减少了因供电造成机组停机的次数。

2.2 控制系统导致停机的原因分析及解决措施

控制系统故障的主要原因是各电子模块（包括输入输出模块、通讯模块、处理器）故障、现场各类传感器故障、误报警。一旦模块发生故障，与其所连接的现场信号就会丢失或失真，导致压缩机组保护停机。电子模块的寿命服从指数分布，它具有无记忆性的特点，因此对于电子模块因寿命问题导致的停机没有很好办法来解决。然而对控制系统故障导致的停机进行深入分析后发现，真正因电子模块寿命问题导致的停机仅有16次，其余32次停机均是由接线问题引发的，接线存在两方面的问题：接地不规范、接线不规范。如因接地不规范，导致雷电引发的瞬间大电流（或高电压）进入控制信号回路，导致控制信号失真，造成误报警而停机，此类故障停机有10次。接地不规范容易导致模块损坏，达不到预期寿命，此外电缆虚接也易导致模块损坏。

接地系统如果不符合规范，通常会造成控制系统可靠性问题。杂波干扰微伏信号经常造成随机的超速保护，高温、振动大或其他无规律的关停，在某些情况下还会导致PLC的程序丢失、模块损坏、通信通道故障，雷击时电流易窜入控制系统，造成停机甚至设备损坏。

没有按安装规范接线，现场存在信号回路电缆没有紧固造成虚接、施工时外力造成线路绝缘受损、动力电缆、控制电缆以及本安回路敷设时距离不足30 cm、甚至有交叉、缠绕布线的情况，这些问题都易导致信号失真、丢失。

建设期的一些不规范施工行为，陆续在后期运行中暴露出来，导致了大量停机故障，后续的整改过程花费了大量的精力、金钱。

2.3 工艺导致停机的原因分析及解决措施

工艺导致停机的主要原因是阀门故障，阀位不符合压缩机组控制系统的要求，如需要开阀的时候，阀门打不开，需要关阀的时候又关不上，阀位不正确主要是由工艺管线不清洁引发，杂质导致阀门卡滞、阻塞、内漏。工艺管线不清洁还会导致引压管堵塞，压力变送器不能正确反馈实际压力。

投产前，要认真对管道内杂质和污物进行清理。冬季投产的压气站，要做好防冰堵工作。冬季气温低，在有游离态水存在的情况下，为水合物形成提供了便利条件。因此，要做好保温、定期排污工作，防止在引压管、变送器等处发生冰堵，造成数据失真超出范围停机，或形成管道冰堵。对于易发生冰堵的管道，适当采取保温措施，必要时安装电加热器或电伴热。

2.4 空气系统导致停机的原因分析及解决措施

2.4.1 燃气轮机箱体通风系统压力低

燃气轮机箱体通风系统主要有两个目的：一是给燃气轮机降温；二是万一箱体内有可燃气体泄漏，也能及时的通过通风系统带走，避免可燃气体聚集。

涩宁兰管道西线4座压气站周边环境恶劣，强风沙天气较多，箱体通风系统容易将雨雪、沙土吸入通风口，使通风系统过滤器堵塞，导致箱体内压力低而停机。此外，进气口紧贴压缩机厂房侧面，按照伯努利原理：同样是流过某个表面的流体，速度快的对这个表面产生的压强要小。强风造成箱体通风口压力变低，导致进入箱体的空气量减少，压力在短期内低于停机值，导致停机。

为了解决上述问题，对箱体通风进气结构进行了改造，加装弯头和导流百叶窗。用不锈钢板焊接一个90°方形弯头，一端连接至箱体通风进气口，一端为开口向下的导流口，导流口处安装百叶窗。90°弯头使箱体通风为自下而上的进气，大大减少大颗粒灰尘、雨雪进入通风道，堵塞滤芯的几率。进口处的百叶窗在大风天气起到导流作用，削弱了紊流或者伯努利原理带来的影响。

2.4.2 燃烧空气进气过滤器压差高

燃气轮机燃烧空气进气压差变送器为室外安装，在雨雪天气，雨水或雪水经常容易累积在该变送器上，导致变送器的大气压参考点被堵，差压上升，控制系统即认为燃烧空气进气滤芯压差过大，进而导致停机。因此，用塑料板在差压变送器上方粘贴形成一个防雨装置，接口处用玻璃胶进行密封。经改造后，效果良好，再未因雨雪堵塞燃烧空气压差变送器而停机。

3 总结

在涩宁兰管道压缩机组7年的运行过程中，技术人员不断琢磨、总结、整改、革新，涩宁兰管道压缩机组运行水平得到长足的进步，由初期的年平均无故障运行时间900 h提高到2012年的2 900 h，创造了良好的经济和社会效益。在此过程中，技术人员总结了3条运行经验：一是压缩机组故障发生的主要因素集中在控制和供电，涩宁兰管道压缩机组因此而导致的停机总共103次，占比60.23%，因此出现故障时，首先考虑从控制和供电方面入手解决；二是充分重视压缩机组施工过程，否则将导致运行初期故障频发；三是即使是从发达国家进口的成熟产品，在现场实际使用中，也存在设计不合理的情况，因此不能迷信国外进口设备，现场运行中结合实际情况进行改造、革新。

［1］ 徐铁军.天然气管道压缩机组及其在国内的应用与发展［J］.油气储运，2011，30（5）：321-326.

［2］ 刘培军.天然气管道压缩机组投产试运应注意的问题［J］.油气储运，2008，27（7）：51-53.

［3］ 齐波军，刘彦生，盛威.金牛座60型燃气轮机运行中常见的故障及处理方法［J］.燃气轮机技术，2003，16（3）：59-60.

［4］ 尹广增.金牛星T70燃气轮机两类故障综合处理［J］.设备管理与维修，2009，03：25-26.

［5］ 张旋洲.燃气轮机运行故障及典型事故的处理［J］.燃气轮机技术，2006，19（1）：64-67.

［6］ 王辉.陈瑞成.一个燃压机组故障的典型处理过程［J］.燃气轮机技术，2013，26（4）：53-55.

Solutions of Solar Gas Turbine Package Common M alfunctions

CHEN Rui-cheng，WANG Hui
（PetroChina West Pipeline Lanzhou Natural Gas Transmission Sub-company，Lanzhou 730070，China）

The compressor sets of Selan pipeline have been in use for 7 years，and it showed 171 breakdowns of start-up failures and on-work stops.It showed that the reasons coursed the breakdowns aremainly focused on power supply，control system，process equipment and air system，which counted for83.04%of all the breakdowns.Further study on the4 reasons leads to specific solutions.According to the test，themean time of failure free operation of the compressor sets increased significantly from 900 h to 2 900 h，after taking the solutions in action.

Solar；compressor set；malfunction；solution；SeLan pipeline

TK477

B

1009-2889（2014）03-0066-03

2014-01-08改稿日期：2014-01-27

陈瑞成（1967-），工程师，从事输气生产管理。通讯作者：王辉，E-mail：lzwanghui＠petrochina.com.cn。