对石油生产中透平离心压缩机故障的分析诊断

2021-01-08彭宏达中海油惠州石化有限公司广东惠州516086

化工管理 2021年29期

彭宏达(中海油惠州石化有限公司，广东惠州 516086)

0 引言

石油生产当中的透平离心压缩机的有效应用，能够大幅度促进生产效率的提升，尤其在我国现代石油化工产业的经营发展期间，生产规模在逐渐扩大，石油生产量越来越多，对透平离心压缩机运行质量要求也就越高，因而如何能够保障透平离心压缩机长期维持稳定、安全以及高效的状态，就成为石油生产企业需要重视的关键问题，对透平离心压缩机故障进行科学诊断非常重要。

1 石油生产中透平离心压缩机结构组成和运行原理

1.1 结构组成分析

透平离心压缩机的结构组成比较简单，而且各个零件装置之间连接都比较紧密，透平离心压缩机结构组成当中从宏观角度可以分为两个结构，分别是定子结构、转子结构。下面对结构组成进行具体分析。

1.1.1 定子结构

在定子结构当中，还包括多样化的零件结构，如隔板结构、轴承结构以及密封结构等等，在隔板当中还有回流器、扩压器等零件。在定子结构当中，机壳材质有铸钢、铸铁两种，现代石油企业应用的压缩机机壳材质都是碳钢型，能够满足石油生产的压力要求，不会受介质的不良影响。而隔板结构是负责将叶轮进行分隔，形成具备连续特点的流道结构，隔板之间的相邻面作为扩压器运行的通道，以此将动能进行转换，形成压力能。密封结构分为级间密封和轴端密封两个部分，其中级间密封能够让压缩机在运行的过程中对各级的气体回流情况进行控制，保证气流运行正常和稳定，轴端密封结构类型比较多，可以根据设备应用要求进行合理选择，如碳环密封就是比较常用的类型。轴承结构当中，有负责提供支撑力的轴承，也有负责提供推力的轴承，支撑轴承承载能力比较强，能够让转子与气缸转动运行持续保持可靠、稳定的状态，推力轴承主要就是负责消化转子运行产生的残余轴向力，让转子的轴向运行能够保持规范状态。

1.1.2 转子结构

压缩机的转子结构当中同样包含多样化的零件，各个零件之间协调衔接运行，让转子运行保持良好的状态，包括叶轮、平衡盘、主轴、联轴器等都是主要组成零件。其中主轴在转子运行当中是负责功率的传递，保证转子机械强度达到石油生产要求；叶轮装置的种类比较多，不同规格类型的叶轮运行的状态具有差异性，其中闭式叶轮在石油企业使用的透平离心压缩机当中比较常用，这种叶轮装置能够与轴进行过盈配合，叶轮在转子让中是负责对介质气做功；轴套装置与主轴进行紧密的连接，能够将叶轮固定到相应要求的位置上，同时能够保护主轴，避免不良外力和因素对主轴造成损害，也能够引导气流，强化转子稳定性；转子当中的平衡盘零件，是负责将转子轴向力的影响作用进行控制，让转子所有零件结构都能够保持平衡与稳定的状态，在压缩机运行期间平衡盘两侧都会有不同的气体，气体压力不同就会形成压力差，平衡盘利用压力差来调控转子轴向力相关的零件；在平衡盘的运行下转子轴向力能够被消耗掉一部分，剩余的另一部分将由推力盘进行承受消化；联轴器装置主要是负责将原动机转子与压缩机转子进行有效的关联，通过连接形成完整的传统结构，实现功率和扭矩的传递，在众多类型的联轴器当中，膜片联轴器的运行性能和功能水平比较优良，在石油生产使用的透平离心压缩机当中应用最为广泛[1]。

1.2 运行原理分析

透平离心压缩机在石油生产当中的应用非常广泛，如今，石油生产量大幅度提升，而压缩机的输气量规模非常大，整体运行速度非常快，在生产运行的过程中能够对介质气无油压缩，在石油生产当中发挥着重要的作用。透平离心压缩机在工作当中，叶轮会以非常快的速度旋转，就会产生离心作用力，介质气在这种状态下通过叶轮，能够快速的提升压力，气体运行的速度也会大幅度提升，原动机的机械能就会发生转变，形成气体静压能与动能。之后气体会流动传输到扩压器，在扩压器当中气体运行的截流面积会显著增大，通道当中前端的气流速度逐渐变慢，后端的气体是持续朝前涌进，以此将气体动能转变成静压能，从而达到增压的效果。

2 石油生产中透平离心压缩机故障诊断分析

2.1 压缩机支撑轴的温度水平偏高

支撑轴的温度高于正常水平时，导致这一情况发生的原因有很多，需要进行逐一排查。检查轴瓦的间隙情况，间隙小于正常值时会提高温度，这时需要将间隙调整到正常状态。检查瓦块表面的巴氏合金材质状态是否存在损坏问题，如果损坏需要重新浇筑处理。检查轴瓦结构设计运行负荷状态是否合理、正常，若是不良，需要对轴瓦设计结构进行改良，提高结构的承载能力。在实际压缩机运行的期间振动会持续对轴瓦进行消耗，轴瓦的损耗速率就会比较快，针对这一点需要对震动问题进行有效的解决，让轴系运行能够保持良好的稳定状态。

还有若是压缩机支撑轴所使用的润滑油当中有多余的水分或者杂质存在，那么支撑轴的摩擦结构之间的摩擦效果就会受到不良的影响，因而在使用润滑油期间需要对产品质量进行定期检验，如果质量不良时要更换其他质量好的润滑油，并将产生不良损坏的轴瓦拆卸下来进行检查，对轴承箱和轴瓦等结构进行清洁处理。如果支撑轴结构当中温度超标的部位是在进油装置区域，就需要将冷却水的开口加大。而如果是进油口的压力低于正常值，导致进油量比较少的情况下，就需要提高进油的压力值，并检查和清理轴承座的进油通道，可以对轴瓦进油的孔径值进行增大处理，还可以刮瓦块进油侧油楔，让油楔的深度和宽度能够得以提升，这样瓦块进油量就能够有效的增多。

另外，石油回路的运行不畅通的情况下，会让大量的热量聚集无法排出消散，这时需要对轴承箱溢流孔和石油回路运输管道进行检查，观察有无堵塞的情况。再检查油箱排放风机装置运行状态是否存在不良问题，同时要对测温线进行检查，如果出现松动或者损坏的情况，也会引发石油回路温度过高，要对测温线的连接和阻值进行检查，中控室的仪表卡件也需要进行仔细的检查，不能放过任何可以诱发故障的细节。

2.2 压缩机推力轴承运行温度过大

推力轴承运行的温度超出标准值时，要对进油的压力值和进油量水平进行检查，如果都没有保持正常的状态，就要对进油的压力进行合理的调整，还要对轴承座的进油通道进行清洁处理，也可以通过增加轴瓦仅有孔径大小进行扩增处理，或者刮瓦块进油侧油楔，让进油量更加充足。如果进油区域的温度比较高，那么要增加冷却水的进入量，保证润滑油应用产品符合质量标准。要重点对推力轴承安装情况进行检查，安装方式存在错误或者推力盘安装程度不到位的情况下，就会导致温度剧增，要将推力轴拆卸下来，检查水准快之间运行的状态是否存在卡滞的情况，卡滞会抑制瓦块摆动效果，通过调节水准快让瓦块的摆动保持良好的灵活性，同时对推力盘的安装情况进行检查和调整[2]。

检查推力轴结构的轴向力情况，如果偏大，要对装置的工艺参数进行合理的调整，让轴向力降低下去，要对轴向力设计偏差进行核实计算，根据核算结果的实际情况，可以扩大平衡盘，或者可以将平衡盘的密封结构替换成新的。对支撑轴的密封结构运行状态进行检查，将密封结构进行解体，如果存在失磨损和失效的情况，要结合实际情况将间隙超差进行更换，对于损坏的密封结构直接更换新的。重点检查上下相邻的隔板中间分面区域的密封胶结构，如果密封的效果无法达到理想要求，更换新的。另外，检查平衡管运行顺畅情况，如果存在堵塞的情况，平衡盘运行期间负压腔当中的压力无法快速有效的排除，平衡盘运行的功能效果就会受损，要对堵塞问题进行及时的解决。

2.3 轴位移程度较大

当发生轴位移的程度比较大的情况，一般都是由于压缩机装置存在喘振的情况，喘振会让进油口与出油口区域的压力值产生较大的波动，转子轴向运动的稳定性就无法保持，因而要在压缩机装置运行生产期间对喘振进行防控。对轴装置的负荷进行测量，如果负荷超出标准值，证明各个结构运行期间压力水平没有控制在规范水平，要对装置运行工艺进行合理调控，强化装置结构运行稳定性。对密封结构进行检查，如果存在问题要及时更换新的密封结构。如果出现位移盘跳动幅度过大的情况，要对位移盘进行合理的加工和调整。

针对轴位移零位不精准或者仪表工作存在不良问题，要对零位进行检查和调整，对仪表的线路进行检修。另外，在装置生产运行期间，轴振动幅度超出标准问题的诱发原因比较多，轴瓦间隙超差、对中存在偏差、油膜激荡、转子运行失衡、喘振、气体激荡震动、管道应力引发震动、装置内部有杂质、仪表工作故障等，都会导致装置运行期间轴震动的效果加剧，这对压缩机装置使用寿命有不良的影响，要对诱发原因进行明确，从而采取针对性措施进行改善[3]。