【壓縮機網】1、引言
1.1 壓縮機組基本情況
整體式天然氣活塞壓縮機，其機型主要是以DPC系列和ZTY系列為主，發動機為二沖程燃氣發動機。機組的發動機和壓縮機共用一個機身、一根曲軸，呈180°對稱平衡布置，發動機的動力通過十字頭和曲軸連桿機構傳遞給壓縮機做功。發動機和壓縮機及配套的啟動系統、燃料供給系統、空氣進氣系統、冷卻系統、潤滑系統、點火系統、儀表自控系統、工藝系統等安裝在機座上，構成一臺整體式撬裝天然氣壓縮機。
1.2 壓縮機使用情況
天然氣壓縮機廣泛運用氣田后期天然氣增壓開采，壓縮機運行中發生過動力缸連接螺栓斷裂、十字頭拉傷或燒結，活塞桿斷裂（圖1），放空管線焊口振動斷裂（圖2） 等嚴重設備故障，發生過冷卻器爆炸，飛輪破裂等重大人員傷亡事件，嚴重影響了增壓安全生產。表1和圖3是1～10月壓縮機日常運行出現的故障統計表和所占比例，可以看出故障率發生頻率高，且發生的類型多。
2、壓縮機安全運行的風險
2.1 工藝系統風險
（1）閥門內漏的風險。在壓縮機檢維修時，其它排污、放空操作時，因閥門內漏竄入檢修機組，使檢維修人員中毒的風險；排污系統不暢，使積液進入壓縮缸造成“液擊”，同時易造成壓縮機分離器液位高自動停機，使壓縮機活塞桿、氣閥零部件損壞。
（2）壓縮機升壓、驗漏壓力等級不夠的風險。
在對壓縮機檢維修后的原料進氣系統氮氣置換后，進行升壓驗漏時，在排氣止回閥的作用下，升壓、驗漏的壓力是進氣壓力等級，達不到壓縮機最后級排出壓力等級。在壓縮機配套工藝系統建設時，沒有設置有壓縮機排氣后端的壓力等級試壓功能。現場有的機組進氣壓力與排氣壓力達到10多個MPa，甚至幾十個MPa的壓差。如果壓縮機最后排出級進行了打開作業或檢修、更換設備后，因升壓、驗漏沒有達到壓縮機最后一級的排氣壓力等級，在壓縮機加載生產過程中，存在嚴重天然氣泄漏安全風險。曾有1臺DPC360機組在更換冷卻器后，加載生產過程中冷卻器最后級出現法蘭連接處嚴重泄漏，造成人員中毒安全事故。
（3）原料氣氣質風險。在配套的工藝管線建設中，根據使用現場的實際情況，充分考慮對天然氣氣質預處理工藝的適應性，因為液體是不可壓縮的，進入壓縮缸就會對氣閥、活塞桿造成損壞，特別是關井停產、氣井檢修后恢復生產，對管道帶液情況重點監控，及時排液。曾出現上游停產檢修后，壓縮機恢復生產運行，壓縮機出現排溫超高停機，拆檢時，發現查壓縮缸的8個進排氣氣閥閥片、彈簧斷裂，這是原料氣中帶液造成氣閥的損壞。
（4）壓縮機組進出站管線系統安全閥、壓縮機本身的各級安全閥超壓不動作的風險。應定期對安全閥的校驗，確保工藝系統或壓縮機本身超壓后能動作，避免超壓后不起跳對設備的損壞風險。
（5）工藝系統或壓縮機工藝（天然氣）系統打開作業后空氣置換的風險。在壓縮機每次打開維護保養、檢修或更換零配件后，應用氮氣置換空氣，并采取驅替法和容積法進行，保障壓縮機工藝系統全部徹底置換，不留死角。
2.2 超速風險
（1）燃料氣供給系統出現故障未得到及時處理，造成超速。燃料氣的轉閥出現卡阻，不能自由轉動；對轉閥更換時，只更換換閥芯，閥芯長期與閥體來回摩擦，造成閥體磨損，間隙增大串氣，造成轉速波動；轉閥的限位銷安裝不正確或缺失，不能限制轉閥的開度；調速器與轉閥之間的連接桿松動或脫落，造成轉閥不受控制，轉速突然升高超速。
（2）機組突然失去負荷或燃料氣壓力突然升高，造成超速。
（3）壓縮機直接缸頭啟機時，突然全開燃料氣球閥以及天然氣作為啟動氣源時，沒有先關閉啟動球閥，待發動機著火后，緩慢開啟燃料氣球閥，極易造成超速。
（4）啟動壓縮機之前，調速器沒有處于怠速，發動機著火后，易出現壓縮機超速。
2.3 振動風險
由于活塞壓縮機的吸氣、排氣存在間歇性，管路中的氣流壓力和速度呈周期性的變化，造成氣流脈動，造成壓縮機、管道產生振動，長期的振動引起壓縮機連接件、螺栓、支撐等的斷裂，壓縮機的工藝管線產生裂紋、焊縫開裂，使天然氣泄漏，嚴重時引起著火爆炸事故。壓縮機在運行中、出現過冷卻器出口連接法蘭焊口處因長期振動產生裂紋，造成天然氣嚴重泄漏。出現過發動機缸蓋與缸體連接螺栓、排氣緩沖罐固定螺栓等斷裂故障。
2.4 儀控系統風險
（1）儀表自動控制系統的作用：一是數據的采集、傳輸、存儲；二是根據運行工況，對壓縮機運行中超壓、超溫、超速、超液位、超振動等自動報警、停機的參數進行設置，當出現上述超限時，能實現自動保護停機；三是壓縮機在運行中出現重大的異常振動，嚴重漏油、冷卻液、天然氣，附近出現著火等重大危險時，操作人員能實施人工就地和遠程緊急停機。
（2）壓縮機的運行參數也是分析壓縮機運行狀態的有力依據。為保障壓縮機安全運行，要求儀表自動控制系統具有靈敏度、準確性、可靠性。如果儀表自動控制系統出現故障，使壓縮機運行參數不準確，造成分析、判斷故障偏差；壓縮機運行中出現超限時，不能實現自動保護停機；壓縮機出現異常情況時，不能“一招致勝”緊急人工停機，會造成重大的設備安全事故。曾出現啟機過程中，壓縮機超速不能實現自動停機、人工緊急停機，造成飛輪在高速離心作用下，飛輪解體人亡的重大安全事故。
2.5 潤滑、溫度風險
潤滑系統是保障壓縮機啟機、運行中，各運動副得到充分的潤滑并形成油膜。整體式壓縮機的潤滑分為飛濺潤滑、油浴式潤滑、壓力潤滑、人工潤滑。如果潤滑不到位，會造成十字頭、曲軸瓦、注油器臥軸、動力缸、壓縮缸、活塞桿填料、風扇軸承等零部件損壞。排氣溫度過高，會造成壓縮機的氣閥、活塞環等零部件損壞。現場使用中，壓縮機啟機、加載過程中，因潤滑時間不夠、加載過早、轉速提升過快，造成十字頭拉傷。風扇軸承因缺潤滑脂，造成軸承損壞，風扇軸斷裂。
2.6 自動停機、人工緊急停機的影響
自動停機、人工緊急停機屬非正常停機。這類停機是壓縮機在運行中出現異常情況，不能按正常停機操作規程操作。壓縮機帶負荷緊急停機時，運動副處造成熱能聚積，破壞潤滑，使零部件高溫拉傷、燒結。典型故障有自動停機后，沒有及時盤車，使動力十字頭拉傷。緊急停機功能是應急處置措施，應做好壓縮機監控運行，減少非正常帶負荷停機對壓縮機本質安全的影響。
2.7 維護保養影響
（1）壓縮機的維護保養是保障壓縮機安全運行的關鍵。除日常維護保養外，月保和年保要重點掌握機組的各項檢測技術數據。各項運動副間隙、零件的關鍵技術參數應重點檢測，并進行分析，確定各項技術參數在允許范圍內。零配件的使用壽命要充分掌握，技術性能達不到使用要求，就應強行進行更換。曾有ZTY470機組因混合閥閥片頻繁斷裂停機，查運行時間與零件使用壽命，該批閥片的使用壽命已到期，把混合閥片全部更換后，混合閥片斷裂而排氣溫度超限停機得到解決。
（2）認真執行保養制度，按內容做好每項維護保養，特別是儀表控制系統超限參數的設置正確。各種停機方式的靈敏度檢測，當參數超限后，能可靠、靈敏實現自動停機。遇緊急情況時、能實施人工緊急停機，確保壓縮機安全運行。
2.8 工況選擇的影響
根據要增壓的氣田進氣壓力和排氣壓力，合理計算出該使用何種工況。運行中要適時對運行機組的工況進行計算審核，當使用工況不適用時，要預見性及早進行其它工況的選擇或對現工況進行調整。如工況選擇不合理會造成機組超溫、超壓、超負荷運行，會出現嚴重設備事故。
2.9 操作技能技術、責任心影響
操作人員的技能技術能力和責任心是保證壓縮機安全運行的關鍵環節。發現壓縮機存在物的不安全和人的操作不安全行為，應及時對設備進行維護保養、檢修、整改、技改，對操作人員進行技能、應急處置能力的培訓，確保壓縮機的本質安全和杜絕人的不安全行為。操作人員技能和責任心，是影響壓縮機安全運行的最大潛在隱患。具有熟練的技能技術和強烈的責任心，才能發現壓縮機運行中的初期故障，并進行相應處理，確保壓縮機的安全運行。應加強這方面的培訓和學習。
3、壓縮機的風險管控措施
3.1 日常運行管理
（1）做好設備“十字作業”，及時解決壓縮機“油、水、氣”的“跑、冒、滴、漏”；
（2）及時補充潤滑油、冷卻水，排放壓縮機中體、分離器積液；
（3）加強儀表控制系統的監測，保證系統完好、連續，就地和中控室采集和傳輸的參數準確；
（4）監測壓縮機各運行參數，防止壓縮機超溫、超壓、超負荷、超振動、超液位等超限自動停機；盡量避免高負荷下的緊急停車；做到應急情況下的正確處理，防止事故擴大和機械傷害；出現著火、燃爆事故要在最短時間內停運壓縮機組；
（5）定期組織相關人員開展壓縮機運行動態分析會。
3.2 控制維護、保養、檢維修質量
（1）壓縮機的維護保養和項修、大修質量，是保障壓縮機長周期安全運行的基礎。嚴格按設備管理要求定期做好維護保養、項修、大修，作好檢測數據記錄、分析，加強維保、檢修和操作人員的技術水平、責任心，嚴把質量關。
（2）對壓縮機實施特護管理，建立特護臺帳，讓壓縮機的維護工作由被動變為主動，把故障消滅在萌芽狀態。采用動態檢測，即操作人員定時對現場檢查記錄，技術人員隨時掌握機組的運行狀況，并定期增加紅外測溫儀、振動檢測儀、超聲波分析儀，定時對機組進行檢測，并及時分析機組的運行狀況，做出相應調整，加強對重大事故的早期預見性，從而改進了設備管理模式，預防設備安全事故產生。
3.3 做好潤滑、配件管理
從潤滑油入庫開始，就嚴格控制潤滑油質量，月保時對曲軸箱的潤滑油進行一次化驗；嚴格控制動力缸、壓縮缸、填料的潤滑油量，定期巡回檢查各點注油量，發現異常及時調整。把好配件質量關，掌握各類零配件使用壽命，根據壓縮機運行時間、狀態、檢修、維護保養情況進行綜合分析，確定易損件外的配件的備件儲備管理。
3.4 進行技術改造
當發現有礙機組安全運行時，要及時地進行改造。根據機組運行情況進行動態分析，找出不適應工藝、常出現故障問題進行技術攻關。
3.5 操作人員培訓
操作人員應掌握天然氣壓縮機操作維修要領，從觀、聽、嗅、問等方面掌握壓縮機的操作；從準、潔、隙、緊4個方面掌握壓縮機的安裝維修。
利用先進的檢測手段，定期進行狀態檢測。針對操作人員責任心不強，操作水平差，影響機組的安全運行等問題，積極開展技能提升培訓和“雙過硬”崗位練兵活動，逐步提高了操作人員的應變處置能力及技術水平。不斷完善制度，強化壓縮機檢修、操作、運行的風險管控意識，遇到各種問題能果斷處理，消除隱患。
4、結語
要實現壓縮機“安、穩、長、滿、優”運行的目標，加強設備管理，做到精細化管理、精心操作、細致維護、用心運行監控。處理好技術問題，不斷完善相應制度，才能確保壓縮機組安全運行。
1.1 壓縮機組基本情況
整體式天然氣活塞壓縮機，其機型主要是以DPC系列和ZTY系列為主，發動機為二沖程燃氣發動機。機組的發動機和壓縮機共用一個機身、一根曲軸，呈180°對稱平衡布置，發動機的動力通過十字頭和曲軸連桿機構傳遞給壓縮機做功。發動機和壓縮機及配套的啟動系統、燃料供給系統、空氣進氣系統、冷卻系統、潤滑系統、點火系統、儀表自控系統、工藝系統等安裝在機座上，構成一臺整體式撬裝天然氣壓縮機。
1.2 壓縮機使用情況
天然氣壓縮機廣泛運用氣田后期天然氣增壓開采，壓縮機運行中發生過動力缸連接螺栓斷裂、十字頭拉傷或燒結，活塞桿斷裂（圖1），放空管線焊口振動斷裂（圖2） 等嚴重設備故障，發生過冷卻器爆炸，飛輪破裂等重大人員傷亡事件，嚴重影響了增壓安全生產。表1和圖3是1～10月壓縮機日常運行出現的故障統計表和所占比例，可以看出故障率發生頻率高，且發生的類型多。
2、壓縮機安全運行的風險
2.1 工藝系統風險
（1）閥門內漏的風險。在壓縮機檢維修時，其它排污、放空操作時，因閥門內漏竄入檢修機組，使檢維修人員中毒的風險；排污系統不暢，使積液進入壓縮缸造成“液擊”，同時易造成壓縮機分離器液位高自動停機，使壓縮機活塞桿、氣閥零部件損壞。
（2）壓縮機升壓、驗漏壓力等級不夠的風險。
在對壓縮機檢維修后的原料進氣系統氮氣置換后，進行升壓驗漏時，在排氣止回閥的作用下，升壓、驗漏的壓力是進氣壓力等級，達不到壓縮機最后級排出壓力等級。在壓縮機配套工藝系統建設時，沒有設置有壓縮機排氣后端的壓力等級試壓功能。現場有的機組進氣壓力與排氣壓力達到10多個MPa，甚至幾十個MPa的壓差。如果壓縮機最后排出級進行了打開作業或檢修、更換設備后，因升壓、驗漏沒有達到壓縮機最后一級的排氣壓力等級，在壓縮機加載生產過程中，存在嚴重天然氣泄漏安全風險。曾有1臺DPC360機組在更換冷卻器后，加載生產過程中冷卻器最后級出現法蘭連接處嚴重泄漏，造成人員中毒安全事故。
（3）原料氣氣質風險。在配套的工藝管線建設中，根據使用現場的實際情況，充分考慮對天然氣氣質預處理工藝的適應性，因為液體是不可壓縮的，進入壓縮缸就會對氣閥、活塞桿造成損壞，特別是關井停產、氣井檢修后恢復生產，對管道帶液情況重點監控，及時排液。曾出現上游停產檢修后，壓縮機恢復生產運行，壓縮機出現排溫超高停機，拆檢時，發現查壓縮缸的8個進排氣氣閥閥片、彈簧斷裂，這是原料氣中帶液造成氣閥的損壞。
（4）壓縮機組進出站管線系統安全閥、壓縮機本身的各級安全閥超壓不動作的風險。應定期對安全閥的校驗，確保工藝系統或壓縮機本身超壓后能動作，避免超壓后不起跳對設備的損壞風險。
（5）工藝系統或壓縮機工藝（天然氣）系統打開作業后空氣置換的風險。在壓縮機每次打開維護保養、檢修或更換零配件后，應用氮氣置換空氣，并采取驅替法和容積法進行，保障壓縮機工藝系統全部徹底置換，不留死角。
2.2 超速風險
（1）燃料氣供給系統出現故障未得到及時處理，造成超速。燃料氣的轉閥出現卡阻，不能自由轉動；對轉閥更換時，只更換換閥芯，閥芯長期與閥體來回摩擦，造成閥體磨損，間隙增大串氣，造成轉速波動；轉閥的限位銷安裝不正確或缺失，不能限制轉閥的開度；調速器與轉閥之間的連接桿松動或脫落，造成轉閥不受控制，轉速突然升高超速。
（2）機組突然失去負荷或燃料氣壓力突然升高，造成超速。
（3）壓縮機直接缸頭啟機時，突然全開燃料氣球閥以及天然氣作為啟動氣源時，沒有先關閉啟動球閥，待發動機著火后，緩慢開啟燃料氣球閥，極易造成超速。
（4）啟動壓縮機之前，調速器沒有處于怠速，發動機著火后，易出現壓縮機超速。
2.3 振動風險
由于活塞壓縮機的吸氣、排氣存在間歇性，管路中的氣流壓力和速度呈周期性的變化，造成氣流脈動，造成壓縮機、管道產生振動，長期的振動引起壓縮機連接件、螺栓、支撐等的斷裂，壓縮機的工藝管線產生裂紋、焊縫開裂，使天然氣泄漏，嚴重時引起著火爆炸事故。壓縮機在運行中、出現過冷卻器出口連接法蘭焊口處因長期振動產生裂紋，造成天然氣嚴重泄漏。出現過發動機缸蓋與缸體連接螺栓、排氣緩沖罐固定螺栓等斷裂故障。
2.4 儀控系統風險
（1）儀表自動控制系統的作用：一是數據的采集、傳輸、存儲；二是根據運行工況，對壓縮機運行中超壓、超溫、超速、超液位、超振動等自動報警、停機的參數進行設置，當出現上述超限時，能實現自動保護停機；三是壓縮機在運行中出現重大的異常振動，嚴重漏油、冷卻液、天然氣，附近出現著火等重大危險時，操作人員能實施人工就地和遠程緊急停機。
（2）壓縮機的運行參數也是分析壓縮機運行狀態的有力依據。為保障壓縮機安全運行，要求儀表自動控制系統具有靈敏度、準確性、可靠性。如果儀表自動控制系統出現故障，使壓縮機運行參數不準確，造成分析、判斷故障偏差；壓縮機運行中出現超限時，不能實現自動保護停機；壓縮機出現異常情況時，不能“一招致勝”緊急人工停機，會造成重大的設備安全事故。曾出現啟機過程中，壓縮機超速不能實現自動停機、人工緊急停機，造成飛輪在高速離心作用下，飛輪解體人亡的重大安全事故。
2.5 潤滑、溫度風險
潤滑系統是保障壓縮機啟機、運行中，各運動副得到充分的潤滑并形成油膜。整體式壓縮機的潤滑分為飛濺潤滑、油浴式潤滑、壓力潤滑、人工潤滑。如果潤滑不到位，會造成十字頭、曲軸瓦、注油器臥軸、動力缸、壓縮缸、活塞桿填料、風扇軸承等零部件損壞。排氣溫度過高，會造成壓縮機的氣閥、活塞環等零部件損壞。現場使用中，壓縮機啟機、加載過程中，因潤滑時間不夠、加載過早、轉速提升過快，造成十字頭拉傷。風扇軸承因缺潤滑脂，造成軸承損壞，風扇軸斷裂。
2.6 自動停機、人工緊急停機的影響
自動停機、人工緊急停機屬非正常停機。這類停機是壓縮機在運行中出現異常情況，不能按正常停機操作規程操作。壓縮機帶負荷緊急停機時，運動副處造成熱能聚積，破壞潤滑，使零部件高溫拉傷、燒結。典型故障有自動停機后，沒有及時盤車，使動力十字頭拉傷。緊急停機功能是應急處置措施，應做好壓縮機監控運行，減少非正常帶負荷停機對壓縮機本質安全的影響。
2.7 維護保養影響
（1）壓縮機的維護保養是保障壓縮機安全運行的關鍵。除日常維護保養外，月保和年保要重點掌握機組的各項檢測技術數據。各項運動副間隙、零件的關鍵技術參數應重點檢測，并進行分析，確定各項技術參數在允許范圍內。零配件的使用壽命要充分掌握，技術性能達不到使用要求，就應強行進行更換。曾有ZTY470機組因混合閥閥片頻繁斷裂停機，查運行時間與零件使用壽命，該批閥片的使用壽命已到期，把混合閥片全部更換后，混合閥片斷裂而排氣溫度超限停機得到解決。
（2）認真執行保養制度，按內容做好每項維護保養，特別是儀表控制系統超限參數的設置正確。各種停機方式的靈敏度檢測，當參數超限后，能可靠、靈敏實現自動停機。遇緊急情況時、能實施人工緊急停機，確保壓縮機安全運行。
2.8 工況選擇的影響
根據要增壓的氣田進氣壓力和排氣壓力，合理計算出該使用何種工況。運行中要適時對運行機組的工況進行計算審核，當使用工況不適用時，要預見性及早進行其它工況的選擇或對現工況進行調整。如工況選擇不合理會造成機組超溫、超壓、超負荷運行，會出現嚴重設備事故。
2.9 操作技能技術、責任心影響
操作人員的技能技術能力和責任心是保證壓縮機安全運行的關鍵環節。發現壓縮機存在物的不安全和人的操作不安全行為，應及時對設備進行維護保養、檢修、整改、技改，對操作人員進行技能、應急處置能力的培訓，確保壓縮機的本質安全和杜絕人的不安全行為。操作人員技能和責任心，是影響壓縮機安全運行的最大潛在隱患。具有熟練的技能技術和強烈的責任心，才能發現壓縮機運行中的初期故障，并進行相應處理，確保壓縮機的安全運行。應加強這方面的培訓和學習。
3、壓縮機的風險管控措施
3.1 日常運行管理
（1）做好設備“十字作業”，及時解決壓縮機“油、水、氣”的“跑、冒、滴、漏”；
（2）及時補充潤滑油、冷卻水，排放壓縮機中體、分離器積液；
（3）加強儀表控制系統的監測，保證系統完好、連續，就地和中控室采集和傳輸的參數準確；
（4）監測壓縮機各運行參數，防止壓縮機超溫、超壓、超負荷、超振動、超液位等超限自動停機；盡量避免高負荷下的緊急停車；做到應急情況下的正確處理，防止事故擴大和機械傷害；出現著火、燃爆事故要在最短時間內停運壓縮機組；
（5）定期組織相關人員開展壓縮機運行動態分析會。
3.2 控制維護、保養、檢維修質量
（1）壓縮機的維護保養和項修、大修質量，是保障壓縮機長周期安全運行的基礎。嚴格按設備管理要求定期做好維護保養、項修、大修，作好檢測數據記錄、分析，加強維保、檢修和操作人員的技術水平、責任心，嚴把質量關。
（2）對壓縮機實施特護管理，建立特護臺帳，讓壓縮機的維護工作由被動變為主動，把故障消滅在萌芽狀態。采用動態檢測，即操作人員定時對現場檢查記錄，技術人員隨時掌握機組的運行狀況，并定期增加紅外測溫儀、振動檢測儀、超聲波分析儀，定時對機組進行檢測，并及時分析機組的運行狀況，做出相應調整，加強對重大事故的早期預見性，從而改進了設備管理模式，預防設備安全事故產生。
3.3 做好潤滑、配件管理
從潤滑油入庫開始，就嚴格控制潤滑油質量，月保時對曲軸箱的潤滑油進行一次化驗；嚴格控制動力缸、壓縮缸、填料的潤滑油量，定期巡回檢查各點注油量，發現異常及時調整。把好配件質量關，掌握各類零配件使用壽命，根據壓縮機運行時間、狀態、檢修、維護保養情況進行綜合分析，確定易損件外的配件的備件儲備管理。
3.4 進行技術改造
當發現有礙機組安全運行時，要及時地進行改造。根據機組運行情況進行動態分析，找出不適應工藝、常出現故障問題進行技術攻關。
3.5 操作人員培訓
操作人員應掌握天然氣壓縮機操作維修要領，從觀、聽、嗅、問等方面掌握壓縮機的操作；從準、潔、隙、緊4個方面掌握壓縮機的安裝維修。
利用先進的檢測手段，定期進行狀態檢測。針對操作人員責任心不強，操作水平差，影響機組的安全運行等問題，積極開展技能提升培訓和“雙過硬”崗位練兵活動，逐步提高了操作人員的應變處置能力及技術水平。不斷完善制度，強化壓縮機檢修、操作、運行的風險管控意識，遇到各種問題能果斷處理，消除隱患。
4、結語
要實現壓縮機“安、穩、長、滿、優”運行的目標，加強設備管理，做到精細化管理、精心操作、細致維護、用心運行監控。處理好技術問題，不斷完善相應制度，才能確保壓縮機組安全運行。
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