于 淼

(天津大港油田天然氣公司處理站，天津 300280)

1 引言

我國(guó)有豐富的天然氣資源，近十年來(lái)，我國(guó)的LNG事業(yè)蓬勃發(fā)展，建設(shè)了眾多的LNG液化工廠，其中大部分都采用世界上最先進(jìn)的MRC(混合冷劑)制冷工藝，MRC 即混合冷劑閉式單循環(huán)制冷工藝，由于自身流程工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備少、占地小、投資少、維護(hù)方便、開(kāi)啟便捷、適合調(diào)峰等諸多優(yōu)勢(shì)，使得MRC液化工藝在小型油氣田領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，該液化工藝采用高效混合冷劑(甲烷、乙烯、丙烷、異戊烷和氮?dú)?閉式循環(huán)單級(jí)膨脹制冷?；旌侠鋭┑膲嚎s機(jī)采用離心式壓縮機(jī)。LNG液化工廠的管理技術(shù)人員和操作人員，需要掌握離心壓縮機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行中的常見(jiàn)故障和處理方法，理解密封氣系統(tǒng)的生產(chǎn)管理要求，有利于LNG液化工廠的平穩(wěn)運(yùn)行。

2 混合冷劑離心壓縮機(jī)概述

LNG液化工廠混合冷劑壓縮機(jī)機(jī)組主要由電機(jī)、變速箱、壓縮機(jī)、控制系統(tǒng)幾部分組成。其中壓縮機(jī)是一種多級(jí)離心壓縮機(jī)，機(jī)殼為水平剖分式。壓縮機(jī)主要由定子(機(jī)殼、隔板、密封、平衡盤密封) 、轉(zhuǎn)子(主軸、葉輪、隔套、平衡盤、軸套、半聯(lián)軸器等)及支撐軸承、推力軸承、軸端密封等組成。

混合冷劑離心壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油系統(tǒng)采用由潤(rùn)滑油站、高位油箱、中間連接管路以及各種控制閥門和檢測(cè)儀表所組成，其中潤(rùn)滑油站由油箱、油泵、冷油器、濾油器、排油煙風(fēng)機(jī)、壓力調(diào)節(jié)閥、安全閥、各種檢測(cè)儀表以及油管路和閥門等組成，主要負(fù)責(zé)給電機(jī)前后軸承、變速箱和冷劑壓縮機(jī)前后軸瓦供油。

冷劑壓縮機(jī)密封氣系統(tǒng)由一級(jí)密封、二級(jí)密封和三級(jí)密封(隔離氣)密封以及密封泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，其中一級(jí)密封氣采用混合冷劑壓縮機(jī)二級(jí)出口工藝氣，二級(jí)密封氣和三級(jí)密封氣采用氮?dú)狻?/p>

變速箱由箱體、大齒輪、小齒輪、軸承和密封及噴油系統(tǒng)組成，噴油為上端噴油。

控制系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)情況及采集機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，保證機(jī)組安全運(yùn)行。適時(shí)監(jiān)控機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)情況及采集機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，保證機(jī)組安全運(yùn)行。

3 冷劑壓縮機(jī)常見(jiàn)故障原因分析

3.1 冷劑壓縮機(jī)啟機(jī)時(shí)變速箱振動(dòng)高解決措施

冷劑壓縮機(jī)采用電機(jī)通過(guò)中間的變速箱驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)，變速箱內(nèi)齒輪采用漸開(kāi)線人字齒，當(dāng)冷劑壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)，變速箱內(nèi)的大小齒輪瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)引起變速箱箱體振動(dòng)值超過(guò)停機(jī)設(shè)定值，機(jī)組因?yàn)楦哒駝?dòng)停機(jī)，機(jī)組無(wú)法順利啟動(dòng)。此時(shí)的啟機(jī)技巧是先把變速箱的X軸和Y軸方向振動(dòng)高停機(jī)聯(lián)鎖屏蔽，待機(jī)組順利啟動(dòng)成功后再投入聯(lián)鎖。

3.2 冷劑壓縮機(jī)啟動(dòng)后聯(lián)軸器位置漏油、冒煙現(xiàn)象

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，冷劑壓縮機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)10 min后，會(huì)發(fā)現(xiàn)變速箱聯(lián)軸器位置有漏油和冒煙現(xiàn)象，冷劑壓縮機(jī)非驅(qū)動(dòng)端個(gè)別軸承溫度上升過(guò)快，此時(shí)沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的操作人員會(huì)認(rèn)為機(jī)組有故障。實(shí)際經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，不是機(jī)組軸承和密封有問(wèn)題，是潤(rùn)滑油系統(tǒng)稀油站頂上的排油煙機(jī)沒(méi)有打開(kāi)，機(jī)組啟動(dòng)后潤(rùn)滑油溫度升高，排油煙機(jī)不啟動(dòng)，造成油箱壓力升高，變速箱和壓縮機(jī)前后軸承的潤(rùn)滑油回油不暢，潤(rùn)滑油流動(dòng)緩慢，引起軸瓦溫度升高。潤(rùn)滑油的油煙從變速箱位置密封處漏出，引起操作人員判斷錯(cuò)誤。因此機(jī)組在正常啟機(jī)程序過(guò)程中，啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵后，要及時(shí)啟動(dòng)排油煙機(jī)。

3.3 冷劑壓縮機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中變頻轉(zhuǎn)換工頻不能及時(shí)切換問(wèn)題

LNG液化裝置的冷劑離心壓縮機(jī)的功率都比較大，為了減少啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)的沖擊，冷劑壓縮機(jī)啟動(dòng)一般都采用變頻啟動(dòng)方式，機(jī)組啟動(dòng)成功后，由變頻轉(zhuǎn)換為工頻運(yùn)行，機(jī)組脫離變頻柜，轉(zhuǎn)換為工頻柜運(yùn)行。在實(shí)際啟動(dòng)過(guò)程中，機(jī)組總是無(wú)法成功切換到工頻柜，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)總結(jié)，總結(jié)出了如下經(jīng)驗(yàn)，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，冷劑壓縮機(jī)的入口壓力不能超過(guò)0.27 MPa，機(jī)組變頻啟動(dòng)后隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速的上升，冷劑壓縮機(jī)一級(jí)入口壓力會(huì)由0.27 MPa逐步降低至0.03 MPa，此時(shí)冷劑壓縮機(jī)的吸入壓力降低，機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷降低有利于變頻柜電源和工頻柜電源相位瞬時(shí)達(dá)成一致，此時(shí)變頻轉(zhuǎn)工頻就能順利切換成功。

3.4 冷劑壓縮機(jī)軸承溫度高的原因分析和解決辦法

(1)冷劑壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油都采用列管式換熱器換熱，與LNG液化裝置的循環(huán)冷卻水換熱，潤(rùn)滑油冷卻器冷卻效果差，潤(rùn)滑油箱的潤(rùn)滑油溫度較高，導(dǎo)致冷劑壓縮機(jī)的軸承溫度高，需要清理水冷器管束的內(nèi)部的水垢，

(2) LNG液化裝置循環(huán)冷卻水水量不足，冷卻水量無(wú)法滿足潤(rùn)滑油的冷卻降溫需要，此時(shí)需要檢查循環(huán)水泵入口濾網(wǎng)是否堵塞，定期清理濾網(wǎng)，保證循環(huán)水量。

(3) LNG液化裝置循環(huán)冷卻水溫度高，冷卻水溫度過(guò)高，無(wú)法滿足潤(rùn)滑油的冷卻降溫需要，此時(shí)需要檢查循環(huán)水系統(tǒng)冷卻水塔冷卻效果是否滿足要求。

4 冷劑壓縮機(jī)密封氣系統(tǒng)管理要求

4.1 冷劑壓縮機(jī)密封氣投用和停用順序

由于冷劑壓縮機(jī)采用三級(jí)密封形式，對(duì)3個(gè)密封的投用順序有較高要求，投運(yùn)順序?yàn)椋合韧度?jí)密封(隔離氣)，正常流量為10 m3/h，再啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵，然后投用1級(jí)密封氣，正常流量100 m3/h，最后投用2級(jí)密封氣(緩沖氣)，正常流量5 m3/h。停運(yùn)順序?yàn)椋合汝P(guān)2級(jí)密封氣(緩沖氣)，再停1級(jí)密封，然后停潤(rùn)滑油泵，最后關(guān)三級(jí)密封(隔離氣)。歸納一下就是投用密封順序?yàn)椤?12”，停運(yùn)順序?yàn)椤?13”。需要注意是，由于潤(rùn)滑油泵停運(yùn)后，潤(rùn)滑油系統(tǒng)的高位油箱和蓄能器還在給機(jī)組供油，還不能立即關(guān)掉三級(jí)密封(隔離氣)的閥門，需要等待高位油箱和蓄能器的潤(rùn)滑油全部流入稀油站的油箱內(nèi)，才能關(guān)掉三級(jí)密封(隔離氣)的閥門。

4.2 冷劑壓縮機(jī)密封氣運(yùn)行中關(guān)鍵數(shù)據(jù)分析

冷劑壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，密封氣系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)需要密切關(guān)注，并且要在DCS系統(tǒng)中建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史曲線，便于管理技術(shù)人員整體判斷密封氣系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

冷劑壓縮機(jī)一級(jí)密封正常泄漏量為5.7 m3/h，達(dá)到8.9 m3/h高報(bào)，達(dá)到12.9 m3/h停機(jī)，低于2.5m3/h低報(bào)，操作人員在監(jiān)控泄漏量時(shí)要密切關(guān)注。

由于冷劑壓縮機(jī)的一級(jí)密封氣微量泄漏，排放至火炬系統(tǒng)，因此需要注意觀察現(xiàn)場(chǎng)盤上的火炬壓力表，放空火炬背壓不能高于0.02 MPa。如果背壓過(guò)高，會(huì)造成一級(jí)密封泄漏量過(guò)低，影響密封效果。

一級(jí)密封氣安裝了2個(gè)互為備用的精密過(guò)濾器，運(yùn)行中需要密切關(guān)注精密過(guò)濾器的壓差變化趨勢(shì)，壓差大于0.1 MPa時(shí)報(bào)警，此時(shí)需要及時(shí)切換過(guò)濾器或更換濾芯。一級(jí)密封氣和高壓側(cè)平衡腔的壓差正常值在0.2 MPa，低于0.1 MPa報(bào)警，低于0.05 MPa禁止啟動(dòng)壓縮機(jī)。

隔離氣壓力裝有一個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，當(dāng)隔離氣壓力低于0.3 MPa時(shí)，油泵禁止啟動(dòng)。如果在冷劑壓縮機(jī)運(yùn)行中，隔離氣壓力低于0.3 MPa時(shí)會(huì)引起油泵停運(yùn)，冷劑壓縮機(jī)機(jī)組由于潤(rùn)滑油壓力低停機(jī)，此時(shí)會(huì)造成整個(gè)LNG液化裝置液化單元停運(yùn)，因此隔離氣壓力是冷劑壓縮機(jī)運(yùn)行中的重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

LNG液化工廠的混合冷劑離心壓縮機(jī)是整個(gè)工廠的關(guān)鍵設(shè)備，壓縮機(jī)組的運(yùn)行狀況關(guān)系整個(gè)工廠的運(yùn)行平穩(wěn)性。本文通過(guò)對(duì)LNG液化工廠混合冷劑離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、組成的描述，對(duì)冷劑壓縮機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行管理過(guò)程中經(jīng)常遇到的常見(jiàn)故障進(jìn)行了認(rèn)真分析，并且對(duì)離心壓縮機(jī)組的密封氣系統(tǒng)提出了管理要求，對(duì)于提高冷劑壓縮機(jī)生產(chǎn)管理技術(shù)人員和操作人員的技術(shù)水平有一定的借鑒意義。