浅析某天然气处理终端闪蒸汽压缩机润滑油异常消耗原因

曾强

（中海石油深海开发有限公司，广东 深圳 518000）

闪蒸气压缩机是中海石油某天然气处理终端凝析油稳定单元的核心设备，负责回收凝析油中闪蒸出的天然气组分，该类型的压缩机属于活塞式压缩机，通过电机带动曲轴旋转，在十字头作用下将旋转运动转换为活塞杆往复直线运动，最终实现天然气的压缩。自从机组投用以来滑油消耗一直在20L/d 左右，与说明书提供的参考数据10L/d有较大差距。 机组润滑油选用进口 SHELL COMPRESSOR OIL S4 PV 190 润滑油，每桶折合人民币2 万余元。滑油消耗量大，生产成本高昂，每天每台多消耗10L 润滑油，每年每台多消耗润滑油成本约36 万元，同时注入气缸的润滑油随压缩天然气进入下游系统，在脱水单元聚集，污染分子筛，影响天然气脱水效果，增加分子筛更换成本。

1 闪蒸汽压缩机背景

闪蒸气压缩机ZWD710 -ES604/3 主机为美国通用电气公司GEMINI ES604 天然气压缩机，驱动电机为南阳防爆集团有限公司的YBXn560-10W 隔爆型三相异步电动机。撬装结构，压缩机通过弹性联轴器由电动机驱动。压缩机三级分级压缩，机组设计为一级进气压力420～500KpaA、一级进气温度 50.08℃、 一 级 排 气 压 力1220KpaA、一级排气量2148Nm3/h；二级进气压力1220KpaA、二级进气温度46.38℃、二级排气压力3000KpaA、二级排气量5493Nm3/h；三级进气压力3000KpaA、三级进气温度29.06℃、三级排气压力7000KpaA、三级排气量10050Nm3/h 的工况。

ES604 压缩机为对称平衡型往复活塞式压缩机，4 列4缸，3 级压缩。主要由机体、十字头滑道体、气缸、曲轴、连杆、十字头、活塞、冷却系统、滑油系统等组成。曲轴前端为动力输入端，安装联轴器，后端配置润滑系统，曲轴通过驱动机构带动机体油泵和注油器。气缸头端设置可调余隙容积缸，可以根据需要调节排气量。

2 润滑油系统组成分析

闪蒸气压缩机有两个独立的润滑系统，分别为机体润滑系统和气缸润滑系统，机体润滑系统润滑传动装置，气缸润滑系统润滑气缸和填料，主油泵和气缸注油器由曲轴后端销直接驱动。润滑油通过油冷器与经空冷器冷却的循环冷却液进行热交换冷却，温控阀控制冷却后的润滑油温度满足要求。润滑油系统流程简图如图1。

图1 闪蒸汽压缩机润滑系统流程图

2.1 机体润滑系统

润滑油路：机体油池→主油泵→油冷器、温控阀→油滤器→主轴承、十字头滑道、后端盖齿轮系。主油泵为齿轮泵，主油泵送出的压力油经油冷器、油滤器分配给各主轴承和十字头滑道，润滑主轴承和十字头摩擦副。主轴承润滑油又经过曲轴内流道进入连杆轴承，再经连杆油孔被送往连杆小头衬套，最后润滑油经连杆小头衬套、十字头衬套被送回油箱。预润滑油泵在机组启动前可预润滑各传动装置。油滤器设润滑油阻力指示计，指针位于黄色或红色区域更换滤芯。设置补充油箱和低油压停机保护装置。设置带自动温控的侵入式润滑油电加热器。各摩擦副磨损造成油压降低时，可通过调压阀调整油压。设置低油压和低油位停机保护装置。为了减少加油频率，机组设置补充油箱自动补油，补油管线与MURPHY LM301-EX 液位计上部相连，LM301-EX 液位计具有低油位停机和自动补油功能，使机体油池油位控制在规定高度。

2.2 气缸润滑系统

润滑油路：机体油池→主油泵→油滤器→注油器→无油流开关→分配器→单向阀→气缸、填料各润滑点。分配器定量供给每个注油点润滑油，各注油点前设单向阀。设置手动注油装置，机组启动前可手动预润滑各润滑点。设置气缸和填料无油流停机保护装置。设置低油位停机保护装置。为减小加油频率，设置补充油箱自动补油。

3 压缩机故障现象

随机调取连续10 天的巡检记录表，对闪蒸汽压缩机润滑油消耗量做一个统计对比，润滑油损耗记录如表1。

从表1 可以看出，闪蒸气压缩机润滑油损耗平均为20.2L/d，每天消耗量浮动不大，在2L 以内。一桶滑油PV190（209L）仅能使用10 天左右，平均每4 天左右需要手动给闪蒸气压缩机补油箱补充一次油（补油箱容积大概100L）。无形中增加了现场操作的工作量。并且如果一旦补油不及时，还会引起润滑油低液位报警停机，直接影响现场安全生产，给现场造成了较大的负担。

表1 润滑油连续10 天滑油损耗统计表

4 润滑油异常消耗故障原因分析

根据闪蒸气压缩机工作原理及润滑油系统组成分析可能造成润滑油消耗量大的原因，我们不难得出润滑油异常消耗的因果逻辑图如图2。

图2 闪蒸气压缩机滑油损耗大因果逻辑图

根据因果逻辑图，可以大概找出来9 个直接故障点：注油器故障、油分配器故障、滑油泵流量超标、刮油环泄漏量大、挡油环未安装、滑油管线泄漏、油冷器内漏、环境温度高等。对每个故障点进行现场排查，找出润滑油消耗量大的主要原因，并制定表2。

表2 润滑油消耗量大主要原因分析表

5 故障原因排查与测试

根据现场机组运行情况，对上述故障原因由易到难逐项进行排查。

5.1 跑冒滴漏检查

首先是检查外漏和内漏情况，经现场勘查，未发现明显跑冒滴漏现象，润滑油系统管线、设备均正常，排除外漏情况。对滑油冷却器进行内漏检查，查阅资料发现，该滑油冷却器属于管壳式冷却器，冷却液走管程，润滑油走壳程，如果管程出现泄漏，那么高压（约340KPa）的润滑油会泄漏到管程冷却液（约200KPa）中，造成滑油的消耗，故通过检测冷却液的成分来判断有无内漏的发生，通过对冷却剂取样化验，未发现润滑油成分，因此排除滑油冷却器内漏。分析环境温度的影响，为进一步确认气候环境，我们查阅了高栏终端总体施工方案，经查询得知海域年平均气温为22.9℃，月平均最高温度33.3℃，月平均最低温度7.1℃。属于热带海洋性季风与亚热带大陆性季风环流相互影响，并以海洋性季风气候为主要特征的区域性过渡型气候。查阅分析巡检记录可知，环境温度对润滑油消耗的影响不大，因此排除环境温度的影响。活塞杆跳动影响，根据近两年的年检记录，活塞杆跳动量均符合规范要求，因此可排除这个故障原因。剩下需要对润滑油泵流量进行复核、拆解中间体挡油环、刮油环检查状态。因为注油器调节和润滑油油位调节需要不断启停机组进行测试，一旦不注意会引起机组停机，因此安排在最后排查。

5.2 润滑油泵、挡油环、刮油环检查

闪蒸气压缩机润滑油泵采用的是螺杆泵，设计排量为20L/h，为排除滑油泵对油耗的影响，在空载运行下，短时间测试其排量，经测试发现其流量基本为设计流量，因此排除此故障原因。拆检挡油环：拆开压缩机气缸盖板,发现挡油板正确的安装在十字头滑道至刮油环之间, 且挡板紧固程度适中，距十字头距离合适，可以起到良好的档油作用。故排除挡油环安装不到位的影响因素，拆检挡油环时要注意站位，做好设备电气隔离，防止机组误启动，以下需要拆检机组本体设备时，都需要注意能源隔离，不再赘述。拆检刮油环：依次拆除一二三级共四个气缸的活塞杆，取出刮油环，检查四个气缸活塞杆上的刮油环安装情况。刮油环的刀口面应朝向曲轴箱侧，使得活塞杆从曲轴箱带过来的润滑油被刮下来重现返回曲轴箱。拆检发现三级压缩的两个气缸刮油环都装反了,刮油环没起到作用，使得润滑油随着活塞杆到中段的排油管线排走，造成耗油量增多。重新调整三级气缸的刮油环安装方向，回装活塞杆，解除隔离再启机测试，经记录如表3。由表3 可以看出，重新调整安装三级气缸的刮油环后，闪蒸气压缩机每天的润滑油消耗量降低了约2L/d。

表3 润滑油消耗统计表（调整刮油环后）

5.3 检查注油器注油频率

注油器要求注油频率为：一二级气缸润滑注油频率为24 秒（过油指示器会闪烁），三级气缸润滑注油频率为17秒。现场对压缩机注油器注油频率进行计时测试。统计如表4。

表4 注油器注油频率统计表

注油器工作正常，但经统计结果可以看出，注油频率稍快。调整注油器行程，需要注意每次只旋转一点，防止调节过大，造成过油指示器不动作，引起机组停机，甚至注油器行程完全失效，不注油引起活塞拉缸。调整注油器需要有耐心，反复分布多次操作、计数，至少需要两个人配合默契，沟通顺畅。

注油器注油频率调整到一二级气缸润滑注油频率为24 秒，三级气缸润滑注油频率为17 秒左右后，重新跟踪润滑油消耗情况，统计如表5。

表5 润滑油消耗统计表（调整注油器注油频率后）

由表5 可以看出，重新调整注油器注油频率后，闪蒸气压缩机每天的润滑油消耗量再次降低了约2.5L/d。

5.4 检查调整润滑油液位

对曲轴箱的油位进行测量后发现补油开关的位置偏高，当压缩机在运转时，滑油的液位接近High 区，由于压缩机运转时曲轴会将曲轴箱侧的滑油甩到曲轴和内壁上，所以启机时的油位会比停机时高一些，实际停机时的油位是超过High 线的。当曲轴箱内的油位过高时，曲轴箱内的油会被曲轴甩起而溢到十字块滑道，十字头滑块将润滑油击打到挡油环上，虽然挡油环安装没有问题，但一旦过量的润滑油冲击挡油环，也会影响挡油环的档油效果，从而造成过量的润滑油从中间的排油管线流失，曲轴箱液位降低，补油开关又持续补油。因此补油开关的位置不能安装太高。

利用连通器原理，调整补油开关的安装高度，将曲轴箱的液位调至正常RUN 区。再重新启动机组，监测润滑油消耗情况，记录如表6。

表6 润滑油消耗统计表（调整曲轴箱润滑油液位后）

由表6 可以看出，重新调整曲轴箱润滑油液位后，闪蒸气压缩机每天的润滑油消耗量下降到11.4L/d，比较接近操作维修手册提供的参考数据10L/d。

6 结论

对闪蒸气压缩机滑油消耗量大的故障进行深入排查与分析，并根据排查的故障点对闪蒸气压缩机进行逐项检查调整，对比试验，成功将润滑油消耗量降至11.4L/d，基本与设备操作维修手册提供的参考值相近。调整后的压缩机，气缸注入量控制在较合适的范围，减少下游工艺系统中润滑油的聚集，减轻对脱水单元的影响。且补油频率减半，减少了现场补油工作量。润滑油消耗从20.2L/d 降到了11.4L/d，为公司节省了一大笔生产成本。同时，也为其他活塞式压缩机同类故障排查提供了参考。