天然气长输管道压缩机故障原因分析及对策研究

雷雨

（国家管网集团西气东输公司，上海 200120）

由于压缩机的整体结构较为紧凑、压缩后的气体运行速度均匀，而且设备的工作效率较高，近年来被广泛应用在天然气管道市场中，已经成为了天然气运输过程中的核心设备。但是由于其长时间处于运行的状态，经常会发生故障，影响控制系统的稳定性，无法保证设备的运行状态。因此，相关工作人员必须做好压缩机故障分析工作，同时制定相应的预防措施，保证天然气长输管道正常运转。

1 工程概况分析

本文以我国的西气东输工程为例，该工程是我国天然气长输管道的重点工程之一，为了确保天然气管道的运输压力，必须要在一定的管输距离处设计压气站，由于管道周围的环境以及水电等因素的制约，该工程选用的是驱动式的离心压缩机，由其为整个管道工程提供压力。迄今为止，该长输管道共设置了115套离心式压缩机，其中有71套是通用公司生产的，有39是罗尔斯罗伊斯制造的，另外5套则是我国自主研发的。由于压缩机的整体结构较为复杂、附属设备较多，令其容易发生故障，维修费用较高。因此，本文主要结合该工程分析造成压缩机故障的原因，并提出科学合理的预防措施，充分保障系统的安全性和稳定性。

2 天然气长输管道压缩机故障原因以及相应的预防措施分析

根据相关的统计数据显示，现阶段该工程的天然气长输管道，从运行开始到2018年已经出现了467次故障，在对故障进行分析后发现主要是三种类型，以下将对故障原因以及预防措施展开分析。

2.1 控制系统引发的故障分析

根据相关的资料显示，当前控制故障是当前压缩机最常发生的故障，约占总故障次数的47%。造成这种现象的原因，主要是由于压缩机高速运行导致的，以燃驱压缩机为例，该设备长期在高温高压的状态下运行，再加上控制系统具有多输入和多输出的特点。因此，属于一个动态变化的系统，控制对象较为多变，令其对于控制方式和控制模型的要求较高，任何一个细微的零件发生故障，均有可能造成压缩机发生故障。

2.1.1 仪表故障

仪表故障，这是引发控制故障的重要原因，根据相关的统计数据显示，探头、液位计以及压变故障仪等设备容易发生故障，约占总控制故障总数的38%。另外，由于我国大部分的天然气长输管道已经使用多年，设备老化较为严重，致使其在运行的过程中，经常出现数据不准确以及漂移等问题，严重威胁着整个系统运行的安全性和稳定性。以本文中该工程使用的探测仪为例，该工程安装了多个可燃气体探测仪，设备最长的使用期限为10年，但是由于自然环境较为恶劣，导致设备风化严重，近年来经常发生探测仪故障。因此，为了避免再次发生这种情况，管理单位必须要组织工作人员，定期检查和维修监控设备，一旦发现问题，必须立即解决。例如，工作人员如果发现了探头故障，必须要立即在线更换。除此之外，相关单位还应做好物资储备工作，仪表发生故障时，可以及时更换。

2.1.2 通信故障

程序失误以及通讯故障，约占控制故障的24%，这主要是由以下两方面造成的：第一，数据链路被断开，如线路以及接口出现破损；第二，控制器发生缓冲溢出。以RR压缩机为例，该压缩机控制系统的网络利用率超出60%，现阶段该系统的利用率约为70%，容易发生故障。具体的优化措施如下：工作人员必须做好数据采集工作，并且及时将其传输出去，不仅优化系统CPU参数，而且对于工作人员调节转速以及燃料等参数也提供了便利。通常来说，扫描周期一般设置为5～20ms，而对于阀门状态变化较小的参数，可以将参数设计为120ms，通过合理配置以太网端口工作的传送速度以及模式，使两者之间可以协调合作，防止由于网络拥堵而发生丢包以及溢出等问题。

2.1.3 信号故障

假信号以及线路干扰等问题，约占控制系统故障总数的29%，当压缩机在高速运行时，容易令探头以及其他零件发生故障，现场接线箱内的端子，如果工作时间较长，就会出现绝缘老化以及接线松动等问题。具体的预防措施如下，必须定期对设备进行巡检，做好压缩机组的维修保养工作，尤其是要检查好探头的牢固情况，务必保证端子处于完好的状态，压片也要压紧，避免线路发生损坏。比如，工作人员必须做好接地处理工作，要将仪表以及电气分别接地，同时屏蔽线的扎捆也要规范，避免对信号造成干扰。

2.1.4 硬件故障

机柜盘架以及继电器等硬件发生故障，对于此类故障来说，预防措施较为简单，不仅故障容易排查出来，而且维修也较为简单，不会延误生产运行工作。另外，在对各个控制模块进行检查时，必须要保证温度以及湿度均处于要求的范围内。例如，以PLC模块而言，必须要按照规定定期更换。

2.2 机械引发的故障分析

以本文中天然气长输管道为例，由于压缩机机械故障而造成的停机故障，约占总数的20%，主要特点就是维修时间长。以故障发生的时间段来分析，可以被分为投产初期与稳定运行期。投产初期造成的故障一般均是由施工质量，或者是气质问题而引发的。例如，本文中的长输天然气管道，由于位于新疆，因此气体成分较为复杂，造成干气密封系统经常发生损坏，在投产运行的初期，系统频繁出现波纹管排列以及戴维斯阀被卡死等问题，对于此类问题可以安装一个干气密封处理设备，通过此种方式，有效降低了故障频率。对于稳定运行期间压缩机经常会出现进口阀、出口阀以及放空阀阀位等故障，故障出现的主要原因就是限位开关不合适，或者是线路虚接等问题，由于天然气长输管道长时间被暴露在自然环境下，致使绝缘皮阀容易发生摩擦。因此，工作人员可以采用一定的固定措施，例如，使用穿线管对其进行固定，减少由于晃动而导致的摩擦。

另外，压缩机的本体也容易发生故障，例如，压缩机的进口滤网就容易发生故障，此类故障发生的次数较少，但是危害性较大，容易引发叶轮损坏或者是叶片断裂等问题。一旦发生磁力故障，往往需要返厂维修，维修时间较长，一般为半年左右，令机器长时间处于空机位的状态，降低了压缩机组的利用率。因此，为了避免其发生故障，相关的工作人员应做好日常监测工作，如果发现此类故障，务必要及时维修，特别是要关注设备的润滑情况，也可使用系统监测设备，判断压缩机运转状态。与此同时，滚动轴承也是最常出现的一种故障，一旦其发生故障，就会造成内外滚道出现问题，或者是滚体发生问题，如果滚动体发生缺陷，就会由于冲击致使设备出现故障。对于此类故障，可以通过测量来判断故障位置，然后进行维修。

除此之外，RMG调压阀以及防喘阀等也是容易出现的机械故障，对于此列故障，工作人员应做好预防措施，例如，在工作量较少的时期，组织工作人员检查并维修各个零部件，与此同时，物资管理部门也要加强备品的管理工作，结合设备的消耗情况，及时购买相应的设备，保证压缩机的正常运行。

2.3 外界因素引发的故障分析

现阶段根据调查研究显示，由于外界因素而造成的停机，主要体现在以下方面，以RR压缩机为例，其是由电机驱动的，一旦发生外电波动，就可能由于压力降低，而造成停车。而对于长输天然气管道而言，由于其距离城市较远，自然环境较为恶劣，在建设初期使用的是质量较差的电塔，而且还缺乏良好的防雷措施，经常出现由于雷击而引发继电装置发生动作。例如，一旦冬季出现大风，就会令设备的三相电压处于不稳定的状态，容易出现跳闸的现象。对于此类故障，应开展升级改造工程，将其改造为双回路用电，有利于降低外部干扰对于系统的影响。除此之外，为了保证改造工作后，系统内供电仍旧稳定，必须要做好巡检工作，尤其是要加强外电线路的巡检工作。例如，工作人员应检查好压线以及修补情况，及时更新损害的导线，按时更换设备零件，保证整个压缩机组的正常运行。

3 结语

总之，由于长输天然气管道在运输天然气的过程中起着非常重要的作用，而压缩机作为其中的核心设备，必须要做好设备的维护以及监察工作，本文结合具体的工程案例，分析控制故障、机械故障以及由外部因素而引发的故障，并提出了相应的解决措施，有利于减少设备故障，确保压缩机正常运行。