往复式天然气压缩机润滑系统常见故障处理.pdf

第 4 2卷第 4期 2 0 1 3年 7月 石油化工设备 PE TRO CH EMI C AL EQUI P M ENT VoL 4 2 No ．4 J u l y 2 0 1 3 文章编号 i 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 3 0 4 0 0 8 1 0 3 往 复式天然气压缩机润滑 系统 常见故 障处理 刘 宇 飞 中海石油 中国 有 限公 司崖 城作 业公 司 ，广东 深圳 5 1 8 0 6 7 摘要 随着天然气应用的 日益广泛， 往复式天然气压缩机的使 用不再局 限于油气生产设施 ， 也广泛 应 用在 城 市天 然 气集输站 、 加 气站 等场 合 。以水 平对 置 式往 复 压 缩机 为例 ， 根 据 多年 的检 修 经验 ， 介绍 了对 曾经遇 到 的故 障采取 的 处理 方法 。 关键 词 压缩机；天然气 ； 往复式 ； 强制润滑系统 ； 油泵；故障处理 中 图分 类 号 TQ 0 5 0 ． 7 ；TE 9 6 9 文献 标 志码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 - 7 4 6 6 ． 2 0 1 3 ． 0 4 ． 0 2 1 Co m mo n Fa u l t Tr e a t me n t f o r Lu b e S y s t e m o f Re c i p r O c a t i ng Ga s Co mp r e s s o r LI U Yu f e i CNOOC Ch i n a I i mi t e d Ya c h e n g Op e r a t i n g Co mp a n y，S h e n z h e n 5 1 8 0 6 7 ，Ch i n a Ab s t r a c t W i t h t h e d e v e l o p me n t o f t h e g a s i n d u s t r y，r e c i p r o c a t i n g g a s c o mp r e s s o r i s n o t o n l y u s e d i n pe t r o c he mi c a l pr o du c t i on f a c i l i t i e s，b ut a l s o i n g a s t r a ns mi s s i o n a nd f i l l i n g s t a t i o n．As t he e xa m p l e o f r e c i pr o c a t i n g ga s c o m p r e s s o r，t he l ube o i l f e e d i ng s y s t e m a n d c o mm o n t r ou bl e s ho o t i ng ha ppe ne d i n wo r k s i t e，t he y e a r s e x pe r i e nc e a c c u m ul a t e d i n op e r a t i on wa s a l s o i nt r od uc e d ． Ke y wo r d s c o mp r e s s o r ；n a t u r a l g a s ；r e c i p r o c a t i n g；f o r c e f e e d l u b r i c a t i n g s y s t e m；o i l p u mp； f a 1 1 1 t t r e a t m nt 往复式 压缩 机 以其 简 单 的结 构 、 成 熟 的技 术 在 天 然气 加工 领域 有着 广 泛 的应 用 。对 于往复 式压 缩 机来说 ， 润滑系统是最重要 的系统之一。在实际使 用过程 中， 气体组分 、 参数等参数的变化对机组的运 行也会产生一定的影 响， 润滑系统一旦 出现故障和 问题， 产生的不 良后果往往是致命 的。润滑系统故 障 中又 以强 制润 滑 系统 的故 障最 为 多 见 ， 文 中 以水 平 对置式 燃气 压缩 机为 例 ，探 讨 了往复 式压缩 机强 H E H o ng bo， SHU Pe n g c he ng，LI Li a n s h e ng ．FEM Ana l ys i s of 6 M 3 2 A Ni t r o ge n - h ydr o ge n Compr e s s or C r a n k s h a f t [ J ] ．C o mp r e s s o r T e c h n o l o g y ， 2 0 0 5 ，1 9 2 43 - 6 ． [ 8 ] 陈建 国 ， 杜 培德．2 D Z 5 ． 5 - 1 ． 8 ／ 2 8 5 3 2 0型氮 氢气循 环 压缩机活塞杆断裂事故原 因分析 [ J ] ． 流体机械 ， 2 0 0 2 ， 3 0 33 0 3 2． CHEN J i a n - g u o， DU Pe i - d e ． An a l y s i s f o r t h e P i s t o n Ro d Co l l a p s i n g Ca u s e o f N2 ／ H2 P n e u ma t i c Ci r c u l a t i n g C o mp r e s s o r 2 D Z 5 ． 5 1 ． 8 ／ 2 8 5 3 2 0 f J ] ． F l u i d Ma c h i n e r Y， 2 0 0 2，3 0 3 3 0 3 2 ． [ 9 ] [ 1 O ] 田景亮．往复式空气压缩机操作维修指南[ M] ．沈 阳 辽宁科学技术 出版社 ， 2 0 1 0 ． TI AN J i n g l i a n g ．Re c i p r o c a t i n g Ai r Co mp r e s s o r Op e r a t i o n Re p a i r G u i d e [ M] ． S h e n y a n g L i a o n i n g S c i e n c e a nd Te c h no l o gy Pu bl i s hi n g Hou s e， 201 0 ． 安定纲．往复式压缩机技术问答[ M] ．北京 中国石 化 出版社 ， 2 0 0 5 ． AN Di n g - g a n g ．T e c h n i c a l Qu e s t i o n a n d An s we r o f Re c i p r o c a t i n g C o mp r e s s o r O p e r a t i o n R e p a i r G u i d e E M] ．B e i j i n g Ch i n a P e t r o c h e mi c a l P r e s s C o ．L t d ．， 2 0 0 5 ． 许编 收 稿 日期 2 0 1 3 0 2 1 2 作者简 介 刘 宇飞 1 9 8 1 一 ， 男 ， 河南郑州人 ， 工程师 ， 主要从 事海 上油气 田设备 管理及维修工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 2 石油化工设备 2 0 1 3年第 4 2卷 制润滑系统常见的故障及其处理方法。 1 水平对置式往复压缩机润滑系统[ 1 { ] 水平对置往复式压缩机的润滑系统主要 由高置 油箱 压 缩机 自动补 油 的来 源 、 预润 滑油泵 、 主滑 油 泵 、 强制润滑油泵、 油分配器、 润滑点人口单向阀、 滑 油 温控 阀 、 滑 油冷却 器及 附属管 路等组 成 。 1 ． 1 主润滑油系统 主油路润滑 主要负责各滑动轴承部件 的的润 滑， 所有滑动轴承润滑均采用流体静压润滑方式 ， 包 括 曲轴 、 曲柄 、 连杆 大小头 和十 字头销 等 。 在 日常使 用 中 ， 除非 主 滑油 泵 出现 故 障或 管 路 堵 塞 ， 否 则极 少会 出现故 障 。 1 ． 2 强制润滑油系统 强 制油 泵润滑 由强 制润 滑油泵 、 油分 配器 、 过油 指示器 及润 滑点人 口单 向阀等 主要 部件 组 成 ， 是 本 类型压缩机润滑设计的亮点和先进之处。 强制润滑油泵由曲轴转动带动链轮驱动， 靠柱 塞的往复运动实现从曲轴箱 内抽吸和泵输送润滑油 进人 油分 配器后 ， 润 滑 油按 照 预 先设 定 好 的 分配 量 分别注入十字头 、 2 套填料密封函 有的机型可能会 更多 、 气缸等位置 ] 。 油分 配器 和强制 润滑油 泵是 强制 润滑系 统 的核 心 ， 强制润滑系统的油路示意图见 图 1 。 强制油泵 H 油分配器 H过油报警指示器 垄 盟 塑 H垄 量 笙 霍 砸 图 1 强制润滑系统的润滑油路示 图 2 强制润滑 系统故障及处理 2 ． 1 密封失效导致油品变质 在油气 田生产现场 ， 很多燃气压缩机均在露天 放 置 。高置 油箱 作为 整个机 组 的润滑油 补充 油箱 和强制润滑油泵的加油口密封失效后水汽的侵入使 得内部滑油发生乳化 ， 性能下降明显， 无法实现 良好 的润 滑 。对 于 主润滑 系统 ， 其 结果 是严 重损坏 轴承 ， 导致轴承失效、 磨损加剧。对于强制润滑系统 ， 其结 果严重的会产生拉缸 、 泄漏 、 甚至十字头表面巴氏合 金磨损粘连， 导致强制润滑油泵工作异常 ， 从而使得 整个强制润滑系统失效。 对高置油箱 、 强制油泵油箱应 当做好防水工作 ， 一 旦 发现 润滑 油有乳 化 的迹象应 当及 时检查 或者更 换。每次检修机组的 同时对高置油箱进行 检查清 洁， 有条件的定期对润滑油进行取样化验都是很好 的预 防方式 。 2 ． 2 强制润滑油泵失效 强制润 滑油泵 的工作 靠 曲轴箱 内部 的链 轮提供 动力 ， 曲轴的旋转通过链传动将动力传递给强制润 滑油 泵 凸轮 轴 ， 凸轮周期 性顶开 柱塞 ， 实现 注油 。 链 轮 和强制 润滑油 泵 凸轮 轴之 间有一道 唇形 轴 封 ， 材 质为 丁晴橡 胶 ， 该 轴封在 油 品长 期浸 泡下会 老 化失 效 文献 [ 3 ] 对密封 和失效 机理做 了详 细介绍 ， 造成 润滑 油漏 失 。油 泵 缺 油 导致 抽 吸不 畅 ， 以致 十 字头 烧毁 。 新型机 组保 护系统设 计有 带开关 功能 的过油 指 示器 ， 可 以观察 注油 的速 度 。一旦 强 制 润滑 系 统 没 有润 滑油送 出 ， 系统 P L C会在 一个 预设 的时 间 内发 出无 润滑 油流量警 报 ， 触发机组 关停 信号 ， 关停机 组 从 而保护设 备 避免 损 坏 。 因此 ， 对 于 一 些 比较 老 的 压缩 机 ， 可 以通 过 升级 控 制 系 统 ， 在 P L C 系统 中加 入 这一信 号和 相关 逻辑 控 制 ， 从 而实 现 对 压缩 机 的 更好 保护 。 强 制 油 泵 油 箱 油 位 的 检查 也 应 该 引起 高 度 注 意 ， 如及 时清洁 模糊 的油镜 ， 以保证 巡检 和操作人 员 能够及 时发现 油位 的异常 情 况 ， 从 而避 免 类 似 的情 况 发生 。 2 ． 3 润滑调整和过度润滑_ 4 ] 调 整强制 润滑 油泵 的柱塞行 程可实 现滑 油注入 速度的调整 。活塞行程、 气缸直径、 活塞环材质 、 转 速 、 排 气压力 均会 影响注 油速度 ， 标准 注入量 可依 据 文献[ 6 ] 中图 1 8 ～ 4确定 。 以 AR I AL J GR ／ 2型 压 缩 机 为 例 ， 结 合 基本 润 滑注入率计算所需注油量， 结果见表 1 ， 其 中填料函 的注 入率是 气缸 的 2倍 考 虑 润 滑油 的密 封作 用 。 计算 基 于所 需润 滑空 间的直径 l 4 ] ， 润滑 油注 入率 来 源于厂家设备资料。 表 1 润滑油消耗计算结果 气缸润滑油也带走气缸 的热量 ， 绝大多数 的合 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 期 刘字飞 往复式天然气压缩机润滑系统常见故障处理 8 3 成润滑油在 1 8 0℃时就会发生裂解 ， 从而大大降低 润 滑 油 的 性 能 。 AP I 6 1 8 1 9 9 5 Re c i p r o c a t i n g Compr e s s or s f or Pe t r o l e u m ， Che m i c a l ， a n d Ga s I n d u s t r y S e r v i c e s 给定 了最 大 的排 气 温 度 气 缸 内工 作 温度 不 能超 过 1 5 0℃ 。对 于天 然气 压缩 机来说 ， 压缩的气体平均分子量都在 1 2以上 ， 按一般情况考 虑 ] 。气缸 内的润滑油会随气体进入下游流程 ， 性 能良好 的出 口涤气罐可以将这部分润滑油滤出。填 料密封函中的润滑油一般会含有极少量天然气 ， 直 接接 入生 产设 施 的开排 系统 。这 两部 分 消耗组 成一 台压缩 机 最 主要 的润滑 油消 耗 。 过度 润 滑 会影 响下 游 用户 的用 气 ， 并 且 增加 运 行成本 。润滑 油注 入 过 量 超 过 出 口涤 气 罐 能力 ， 导致大量润滑油进入下游流程 ， 会对下游用气设备 造成伤害。根据表 1中的润滑油消耗计算设定调整 润滑 油 消耗量 ， 每 年单 机可 减少 润滑 油消 耗 ， 节约运 行成 本 。 2 ． 4 链轮或链条失效 大 修 时 ， 链 轮 调 整 不 当会 导 致 传动 不 良和链 条 的断裂 ， 从而使强制润滑系统失效。检修时， 必须对 链轮 和链 条 张紧 力进行 检查 ， 以确保 链轮 安装 到位 、 链条张紧力适 中以及盘车的运行情况。 2 ． 5 其他处理措施 1 检修时， 注意清理油管保证油路畅通。 2 检修 时 ， 必须进 行单 向阀功 能测试 。 3 检查 补油 器 功 能 ， 保 证 活 动 部 件 活 动 正 常 ， 清 洁进 口滤 网 。 3 建 议 1 做好高置油箱和强制 油泵 的清洁和防水处 理 工作 。 2 及 时更换 无损 的强 制油 泵油 镜 ， 及时 发现 油 位 异常 。 3 对旧型号机组加装或升级带指示和开关功 能 的过 油指 示器 。 4 结合润滑油的注入率 ， 合理调整润滑油的注 入 量 。 4 结 语 笔者所在现场落实文中所述措施后 ， 润滑油乳 化现象明显减少 ， 强制润滑系统故障率明显降低 ， 显 著提高了压缩机组的运行稳定性。在结合理论计算 后合 理 调整 了润 滑 油 注入 量 ， 现场 3台压 缩 机 每 年 节 省 3 6 0 0 L、 约 6万 元 的 润滑 油消 耗 ， 有 效 控 制 了 设备运行成本 ， 经济效益明显。 参考文献 [ 1 ] 杨春社 ， 刘小洲． 往复压缩机注油系统不 正常的故障分 析和处 理[ J ] ． 压缩机技术 ， 2 0 0 9 4 4 4 4 5 ． YANG C h u n - s h e ， L I U Xi a o z h o u ． F a u l t An a l y s i s a n d Tr e a t m e nt t o Oi l Lu br i c a t i n g Sy s t e m o f Re c i pr oc a t i n g C o mp r e s s o r [ J ] ． C o mp r e s s o r T e c h n o l o g y ， 2 0 0 9 4 4 4 4 5． [ 2 ] 徐敬 国， 郭 继龙 ，汤红梅．天然气 压缩 机注油 润滑改 进[ J ] ．中国设备工程 ， 2 0 0 7 8 6 6 ． XU J i n g g u o ， GUO J i l o n g， TANG Ho n g me i ． I mp r o v i n g L u b r i c a t i o n o f t h e Na t u r a l G a s C o mp r e s s o r[ J ] ． Ch i n a Pl a n t En g i n e e r i n g， 2 0 0 7 8 6 6 ． [ 3 ] 刘延文．石 油气 压缩 机润 滑系统 常见故 障分析I- J ] ．压 缩机技术 ， 2 0 1 1 5 6 1 6 3 ． L I U Ya n - we n ． An a l y s i s o f C o mmo n Fa u l t i n Oi l a n d Ga s C o mp r e s s o r L u b r i c a t i o n S y s t e m I- J ] ． C o mp r e s s o r Te c h n o l o g y， 2 0 1 1 5 6 1 6 3 ． [ 4 ] 刘 锡 麟．进 V I 对 称平 衡 式 C NG压 缩 机 的润 滑 系统 一 F J ] ．压缩 机技 术 ， 2 0 0 1 3 2 4 2 7 ． LI U Xi - l i n ．Lub r i c a t i ng Sy s t e m o f Symme t r i c a l b al a n c e C NG C o mp r e s s o r 1 E J ] ． C o mp r e s s o r Te c h n o l o g Y， 20 01 3 2 4 2 7． [ 5 ]刘锡 麟．进 口对 称 平 衡式 C NG压 缩 机 的 润滑 系 统 二 [ J ] ．压缩机技术 ， 2 0 0 1 4 1 5 1 8 ． LI U Xi l i n ．Lu b r i c a t i n g S y s t e m o f S y mme t r i c a l Ba l a n c e C NG C o mp r e s s o r 2 E J ] ． C o mp r e s s o r T e c h n o l o g Y， 2 0 0 1 4 1 5 - 1 8 ． [ 6 ] Ha n l o n P a u l C ． 压缩机手 册[ M] ． 北京 中国石化 出版 社 ，2 0 0 3 3 0 3 3 0 7 ． Ha n l o n P a u l C ． C o mp r e s s o r Ha n d b o o k F M] ． B e i j i n g Chi na Pe t r o c he mi c al Pr e s s Co ．Lt d ．， 2 00 3 3 03 30 7． [ 7 ] 米 勒 海因茨 K， 纳乌 伯纳德 s ． 流体密封 技术 原 理与 应 用[ M] ．北京 机 械工业 出版社 ， 2 0 0 2 1 2 3 1 2 5 ． M u l l e r He i n z K ，Na n Be r n a r d S ．Fl u i d S e a l i n g Te c h n o l o g y P r i n c i p l e a n d Ap p l i c a t i o n [ M] ． B e i j i n g C h i n a M a c h i n e Pr e s s ， 2 0 0 2 1 2 3 1 2 5 ． [ 8 ] AP I 6 1 8 1 9 9 5 ， Re c i p r o c a t i n g C o mp r e s s o r s f o r P e t r o l e u m， C h e mi c a l a n d Ga s I n d u s t r y S e r v i c e s I s ]． r 9 ] AP I S P E C 1 1 P No v e mb e r 1 9 8 9 。 S p e c i f i c a t i o n F o r Pa c k a ge d Re c i p r o c a t i n g Compr e s s or s For Oi l a nd Ga s Pr o d ue t i o n S e r v i c e s [- S ] ． [ 1 O ]郁 永章． 容积式压 缩机 技术手 册I- M] ． 北京 机械 工业 出 版 社 ， 2 0 0 0 ． YU Y0NG - z h a n g ． Po s i t i v e - d i s p l a c e me n t C o mp r e s s o r Te c h n i c a l Ha n d b o o k[ M ] ．B e ij i n g C h i n a Ma c h i n e Pr e s s， 20 00 ． 许 编 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m