1、前言
【壓縮機網】牙哈外輸氣機組是從美國HANOVER公司引進,用于向西氣東輸供氣。單機排量200萬方/天,機組配用天然氣發動機是WUAKESHA公司目前在控制上比較先進的機型,也是油田引進機組技術含量較高的壓縮機,其點火、空燃比控制等系統,應用了先進的模塊技術,通過ESM(Engine system manage)來自動控制。該機還采用了稀薄燃燒技術,對于節約能源、降低廢氣排放行之有效。
該機組自2006年1月投入使用至今,單臺機組已累計運行40000余小時,機組左右排氣匯管溫度在730℃左右。外輸機排氣管頻頻出現裂紋,導致冷卻水系統滲水及竄氣,污染冷卻水導致結垢及腐蝕,影響冷卻效果造成發動機局部過熱,機組自動停機保護無法正常運行。
2、故障歷史
2.1 故障統計
經統計,投產至今因排氣管裂紋滲水共計更換排氣管14個,排氣管裂紋主要集中在排氣管內部夾套層。經了解該機型在其它現場使用情況亦不理想,存在同樣問題,故障率較高。
2.2 裂紋的危害
?。?)當排氣管夾套內部出現裂紋后,機組停機時冷卻水壓力大于缸內壓力,冷卻水經裂紋處滲漏到動力缸氣門,經動力缸缸壁流入曲軸箱污染潤滑油,造成設備潤滑不良,易導致設備事故;
?。?)當排氣管夾套內部出現裂紋后,機組運行時冷卻水壓力小于缸內壓力,廢氣經裂紋處竄入冷卻水系統,造成冷卻水箱溢水,液位低故障自動停機。
3 、原因分析
3.1 受熱膨脹不均
當機組剛啟動時排氣管溫度瞬間達到700℃左右,而此時排氣管內冷卻水溫度卻只有20℃左右,這就造成了排氣管的不均勻膨脹。而且排氣管本身的設計就是近似弧形,當排氣管由于膨脹不均時,在兩堵頭間形成應力集中。隨著機組運行時間的增加,在此位置產生疲勞損壞,導致裂紋出現。
3.2 超溫工作環境
目前,機組左右排氣管溫度均在730℃以上,而排氣管z*高允許排溫為673℃。當機組氧含量探頭工作不正常時,步進電機就會增大燃氣供應量,當燃氣達到一定量時,機組會發出富燃報警甚至敲震停機。富燃會導致動力缸排氣溫度高使排氣管長期處于超溫工作狀態,而敲震則會加劇排氣管壽命降低。
3.3 排氣管設計缺陷
排氣管設計缺陷,夾套層壁厚不足強度低,薄弱處出現裂紋;且排氣管中主、次水道的進水通徑相差較大,易導致排氣管受熱不均。
4 、預防及控制措施
針對以上原因,我們要從管理方面和技術方面著手去預防排氣管裂紋的出現。
4.1 管理方面
?。?)機組起機后,低轉速運行一段時間暖機,避免排氣管受熱不均;
?。?)機組提轉速及加載時不要過快,緩慢提升;
?。?)手動調節混合閥開度,控制進缸混合氣量;
(4)加強對氧含量探頭工作狀況的監控,若發現工作不正常,及時對其打磨清理或更換,保持探頭時刻處于正常工作狀態;
?。?)針對發動機排氣管處加強巡檢,采取監控水箱液位變化等預防措施;
(6)加強機組故障處理的組織工作,盡量縮短故障處理時間;
?。?)排氣管(非易損件)儲備不足,設備配件定額儲備,管理需進一步提升。
4.2 技術方面
?。?)針對排氣管裂紋滲水,改進操作規程,增加啟動機組前對動力缸進行吹掃的操作步驟,及時發現排氣管有無漏水現象;
?。?)定期檢測和檢查機組防凍液,防止發生水道堵塞現象,機組正常運行時采取定期排氣、監控水箱液位變化等預防措施;
(3)每月對動力缸溫度、夾套水溫度等進行參數動態分析,發現異常及時進行預知性維修;
?。?)經與廠家技術人員溝通,該排氣管存在設計缺陷(該型號發動機在國內其它現場均出現排氣管裂紋故障),廠家目前已改進設計;
?。?)購買改進后的排氣管進行更換及備件儲備。
5 、結束語
從以上分析可以看出,排氣管裂紋的出現是由多方面原因造成,排氣匯管的夾套層壁厚不足、強度低,且排氣管長期處于超溫狀態,在應力集中處容易產生疲勞損壞,產生裂紋。在以后的檢修工作中要加強對此部位的檢驗,確保機組平穩運行。
參考文獻
[1] Hanlon Paul C.壓縮機手冊[M].北京:中國石化出版社, 2003.
[2] 郁永章.容積式壓縮機技術手冊[M].北京:機械工業出版社, 2000.
[3] 林梅,孫嗣瑩 .《活塞式壓縮機原理》[M].北京:機械工 業出版社,1987.
[4] 王迪生,楊樂之.《活塞式壓縮機結構》[M].北京機械工 業出版社,1990.
[5] 張勇.打造瓦克夏發動機在塔里木油田的高效運行現場[Z]. 2009.
作者簡介:
郭宗軻,男,河南周口人,2013年畢業于新疆大學資源勘查工程專業,畢業至今就職于中石油塔里木油田公司天然氣事業部,現擔任注氣站HSE助理工程師一職,從事壓縮機運行維護安全工作。
來源:■文/中國石油塔里木油田分公司天然氣事業部 郭宗軻 張勇 常記佳 王子輝 鄢運德
1、前言
【壓縮機網】牙哈外輸氣機組是從美國HANOVER公司引進,用于向西氣東輸供氣。單機排量200萬方/天,機組配用天然氣發動機是WUAKESHA公司目前在控制上比較先進的機型,也是油田引進機組技術含量較高的壓縮機,其點火、空燃比控制等系統,應用了先進的模塊技術,通過ESM(Engine system manage)來自動控制。該機還采用了稀薄燃燒技術,對于節約能源、降低廢氣排放行之有效。
該機組自2006年1月投入使用至今,單臺機組已累計運行40000余小時,機組左右排氣匯管溫度在730℃左右。外輸機排氣管頻頻出現裂紋,導致冷卻水系統滲水及竄氣,污染冷卻水導致結垢及腐蝕,影響冷卻效果造成發動機局部過熱,機組自動停機保護無法正常運行。
2、故障歷史
2.1 故障統計
經統計,投產至今因排氣管裂紋滲水共計更換排氣管14個,排氣管裂紋主要集中在排氣管內部夾套層。經了解該機型在其它現場使用情況亦不理想,存在同樣問題,故障率較高。
2.2 裂紋的危害
?。?)當排氣管夾套內部出現裂紋后,機組停機時冷卻水壓力大于缸內壓力,冷卻水經裂紋處滲漏到動力缸氣門,經動力缸缸壁流入曲軸箱污染潤滑油,造成設備潤滑不良,易導致設備事故;
?。?)當排氣管夾套內部出現裂紋后,機組運行時冷卻水壓力小于缸內壓力,廢氣經裂紋處竄入冷卻水系統,造成冷卻水箱溢水,液位低故障自動停機。
3 、原因分析
3.1 受熱膨脹不均
當機組剛啟動時排氣管溫度瞬間達到700℃左右,而此時排氣管內冷卻水溫度卻只有20℃左右,這就造成了排氣管的不均勻膨脹。而且排氣管本身的設計就是近似弧形,當排氣管由于膨脹不均時,在兩堵頭間形成應力集中。隨著機組運行時間的增加,在此位置產生疲勞損壞,導致裂紋出現。
3.2 超溫工作環境
目前,機組左右排氣管溫度均在730℃以上,而排氣管z*高允許排溫為673℃。當機組氧含量探頭工作不正常時,步進電機就會增大燃氣供應量,當燃氣達到一定量時,機組會發出富燃報警甚至敲震停機。富燃會導致動力缸排氣溫度高使排氣管長期處于超溫工作狀態,而敲震則會加劇排氣管壽命降低。
3.3 排氣管設計缺陷
排氣管設計缺陷,夾套層壁厚不足強度低,薄弱處出現裂紋;且排氣管中主、次水道的進水通徑相差較大,易導致排氣管受熱不均。
4 、預防及控制措施
針對以上原因,我們要從管理方面和技術方面著手去預防排氣管裂紋的出現。
4.1 管理方面
?。?)機組起機后,低轉速運行一段時間暖機,避免排氣管受熱不均;
?。?)機組提轉速及加載時不要過快,緩慢提升;
?。?)手動調節混合閥開度,控制進缸混合氣量;
(4)加強對氧含量探頭工作狀況的監控,若發現工作不正常,及時對其打磨清理或更換,保持探頭時刻處于正常工作狀態;
?。?)針對發動機排氣管處加強巡檢,采取監控水箱液位變化等預防措施;
(6)加強機組故障處理的組織工作,盡量縮短故障處理時間;
?。?)排氣管(非易損件)儲備不足,設備配件定額儲備,管理需進一步提升。
4.2 技術方面
?。?)針對排氣管裂紋滲水,改進操作規程,增加啟動機組前對動力缸進行吹掃的操作步驟,及時發現排氣管有無漏水現象;
?。?)定期檢測和檢查機組防凍液,防止發生水道堵塞現象,機組正常運行時采取定期排氣、監控水箱液位變化等預防措施;
(3)每月對動力缸溫度、夾套水溫度等進行參數動態分析,發現異常及時進行預知性維修;
?。?)經與廠家技術人員溝通,該排氣管存在設計缺陷(該型號發動機在國內其它現場均出現排氣管裂紋故障),廠家目前已改進設計;
?。?)購買改進后的排氣管進行更換及備件儲備。
5 、結束語
從以上分析可以看出,排氣管裂紋的出現是由多方面原因造成,排氣匯管的夾套層壁厚不足、強度低,且排氣管長期處于超溫狀態,在應力集中處容易產生疲勞損壞,產生裂紋。在以后的檢修工作中要加強對此部位的檢驗,確保機組平穩運行。
參考文獻
[1] Hanlon Paul C.壓縮機手冊[M].北京:中國石化出版社, 2003.
[2] 郁永章.容積式壓縮機技術手冊[M].北京:機械工業出版社, 2000.
[3] 林梅,孫嗣瑩 .《活塞式壓縮機原理》[M].北京:機械工 業出版社,1987.
[4] 王迪生,楊樂之.《活塞式壓縮機結構》[M].北京機械工 業出版社,1990.
[5] 張勇.打造瓦克夏發動機在塔里木油田的高效運行現場[Z]. 2009.
作者簡介:
郭宗軻,男,河南周口人,2013年畢業于新疆大學資源勘查工程專業,畢業至今就職于中石油塔里木油田公司天然氣事業部,現擔任注氣站HSE助理工程師一職,從事壓縮機運行維護安全工作。
來源:■文/中國石油塔里木油田分公司天然氣事業部 郭宗軻 張勇 常記佳 王子輝 鄢運德
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