采气中天然气压缩机常见故障分析

高峰 马金晶 彭玉英

摘 要：本文对压缩机运行过程中可能产生的故障原因进行了分析，由于天然气压缩机一旦出现故障状况，会影响整个管道中天然气的正常压缩和输送，要提高天然气压缩机工作的可靠性，最主要的是做好压缩机故障进行预防工作，在出现故障的情况下能迅速找出压缩机故障原因，及时排除故障。

关键词：压缩机；天然气；故障；阀片

由于从油气田中开采出来的天然气压力比较低，远远达不到将天然气进行远距离输送的压力要求，因此，要实现天然气以液态的形式进行运输或者用管道远距离输送，必须对天然气进行压缩或增压处理。天然气压缩机是天然气生产过程中不可缺少的技术含量比较高的一种机械设备，担负着对不同压力来气的压缩任务，压缩机可靠性的高低直接决定着其工作性能的好坏。往复式天然气压缩机是一种应用十分广泛的机械设备，具有稳定性强、适用范围广、压缩效率高等优点。但其结构较为复杂，在实际生产运行过程中容易故障频发，并且故障的诊断过程较为对复杂，需要运用专业合理的方法才可以达到较好的解决故障的效果。

一、气阀故障原因分析

气阀是往复式压缩机关键的机械部件之一，气阀的性能不仅关系到往复式压缩机的可靠性，而且对压缩机的功耗和工作效率有着明显的影响。

（1）阀片故障

阀片是气阀的关键部件，压缩机阀片失效的主要形式是折断或变形，阀片发生故障就不能保证气体通道的正常开关，会造成气体泄漏与回流。碎裂的阀片将引起复杂的振动，阀片碎片进入气缸将对气缸、活塞等部件造成严重的破坏。引起阀片故障的原因如下：

1）来气中含有微小的固体颗粒杂质杂物，它们在压缩机高压气流的推动下猛烈撞击阀片，容易造成阀片损坏，引起阀片故障。

2）弹簧失效或锈蚀。弹簧是气阀中最易损坏的零部件之一，它的性能好坏直接决定了一个气阀的使用寿命，由于弹簧的失效引起弹性变化，导致了阀片工况的变化，使阀片停留在升程限制器上的时间延长，将在活塞更接近止点位置或气流速度更低时才开始关闭，甚至活塞已到达止点阀片仍未回到阀座上，造成关闭滞后。此时，活塞已经开始了压缩行程，使吸入的气体回窜，不仅减少了排气量，同时阀片在弹簧力和窜出气流的共同作用下撞向阀座，造成严重敲击，噪声变大，并且使得阀片和阀座损坏加剧，致使阀片受力不均，开启和闭合冲击变大，非常容易使阀片在短时间内造成变形或者断裂。

3）由于天然气压缩机压缩的介质天然气是一种由多种成分组成的混合气体，其中含有的水分及硫化物是导致阀片腐蚀的主要原因，腐蚀的阀片容易损坏引起故障。

（2）润滑的影响

在往复式压缩机实际运行过程中，为了达到良好的润滑效果，一般注油量都比较大，尤其是在压缩机大修以后，为了保证压缩机的气缸和活塞有良好的润滑，会加大注油量。但实际生产运行过程中过量的润滑油又会局部聚集在活塞环后面的槽中，并在压缩温度影响下变稠和炭化，最终导致活塞环在槽中被卡死。卡死的活塞环不仅降低了气缸和活塞之间的气密性，而且过量的润滑油有可能因气密不严被泄漏的气体携带至活塞另一端污染排气阀。而排气阀由于温度较高，润滑油容易在此焦化并且形成“积碳”，导致气阀不能严密关闭，使排气量明显降低，致使往复式压缩机消耗功增加，加快气阀阀片的磨损和损坏，从而引起气阀故障。

二、压缩机机械性能故障原因分析

（1）噪声异常

往复式压缩机在生产运行过程中的噪声主要是敲击声，分为正常敲击声和非正常敲击声。正常的敲击声有调节器动作产生的敲击声、阀门开启产生的敲击声等；非正常的敲击声是气缸内的敲击声、机身内部的敲击声等。气缸内的敲击声产生的主要原因有气缸内有异物、气缸进水、活塞歪斜、气缸和活塞磨损严重、杆与活塞的配合出现松动等；机身内的敲击声产生的主要原因有曲轴的平衡铁出现松动、十字头与滑道的间隙过大、十字头销与十字头体的配合间隙过大、曲轴的紧固件出现松动等。当飞轮与轴的配合松动、联轴器的装配不当时也会引起其它部件的敲击异常现象。

（2）振动异常

个别部件出现磨损和松动是引起往复式压缩机振动异常的主要因素。往复式压缩机在正常工作的状态下会有一定幅度的振动，只要振动幅度保持在一定范围内，则这种振动是正常的；当压缩机振动幅度超过一定值时，就属于振动异常。当往复式压缩机过长时间运行时，各组成部件不可避免地会出现磨损和松动的现象，致使各组成部件的连接不好，出现使机组不再维持平衡的惯性力及较大幅度的气流脉动，最终使压缩机振动加剧出现异常现象。

（3）机体过热

往复式压缩机在生产运行的过程中，由于其不断地对天然气进行压缩做功，因此会产生较多的热量，循环冷却水虽然可以带走一部分热量，但由于做功过程较为频繁，做功产生的热量不可能完全被循环冷却水带走，这就导致气阀、气缸、活塞等部件的温度较高，使压缩机机体的温度过高时，会给压缩机的正常生产运行带来危害。如果往复式压缩机气缸的排气温度过高时，不仅会使运行状态变差，而且会加速零部件的磨损，严重时甚至还会引发撞缸事故和爆炸。导致压缩机机体过热的原因很多，主要有级间冷却效果不好、冷却水不足、润滑效果不良、零部件间摩擦阻力过大、活塞杆发生弯曲等因素。

三、热力性能故障原因分析

（1）级间压力不正常

为了节约能量和提高天然气压缩机的压缩比，一般采用多级压缩、级间冷却的工作形式。在正常的工作过程中，前一级的排气压力应约等于后一级的进气应力，如果压缩机机组中的任何一级的参数出现异常，都会导致整个压缩机机组的各级间压力出现异常的现象。一般来说，气阀、活塞环等部件出现磨损是产生级间压力不正常的主要原因。

（2）气量不正常

气量不正常是指往复式压缩机处理天然气的进气量或排气量与正常工作时的数值相差较大，引起压缩机气量不正常的原因很多，因为气量、温度、压力等各个热力学参数之间都是相互影响的，任何一个热力学参数发生改变都会引起气量的变化。总的来看，引起往复式压缩机气量不正常的原因主要有压缩腔不严密而发生压缩泄漏、电动机的转速过低、气缸密封不好、汽缸盖及气缸填料漏气、进气部件的滤清器堵塞等因素。

（3）排气温度异常

在往复式压缩机的生产运行过程中，有时会出现排气温度增高的现象，出现这种情況最可能的原因是压缩机的级间冷却效果出现了恶化问题，这样就会使下一级的排气温度升高，不仅影响了压缩机的工作效率，而且也危害了压缩机组的正常运行。在排气温度升高出现异常的情况下，应当综合考虑气量、温度、压力等各参数之间的关系，找出出现问题的根源。

（4）排气压力异常

压缩机排气压力出现异常的情况，主要是排气压力降低，在这种情况下经压缩机压缩后的气体量不能满足正常的流量需求。当排气压力降低时，很有可能是压缩机出现了故障，这些故障的原因与级间压力不正常和气量不正常的原因有些相似，可以参照查找故障问题。

结束语

压缩机在生产运行过程中不可避免地会出现故障问题，如果能及时地对故障进行排除，则会在很大程度上提高压缩机运行的可靠性和工作效率。平时应对天然气压缩机在运行过程中可能出现的故障原因进行汇总和分析，加强天然气压缩机的检修维护工作，积极采用先进的检测技术对压缩机的运行状态进行检测。

参考文献：

[1] 王柏辉，吴健.往复式压缩机的维护与故障分析[J].甘肃科技，2008（11）.

[2] 刘卫华，郁永章.往复压缩机故障诊断方法的研究[J].压缩机技术，20011（1）.