论文部分内容阅读
摘要：苏里格气田4座天然气处理厂均采用进口美国汉诺华公司生产的往复式天然气压缩机组，设备资产值高，压缩介质是天然气，属易燃易爆物质，一旦发生问题，处置不当将会导致装置停产、输气管道停运、火灾爆炸、环境污染、人员伤亡等重大事故的发生，故开展天然气处理厂压缩机组的风险识别、提出相应的控制削减措施显得尤为重要。
关键词：苏里格气田；天然气处理厂；天然气压缩机；风险识别与控制
中图分类号：TE687
文献标识码：A
文章编号：1009-2374(2011)22-0081-03
苏里格气田目前建成天然气处理厂4座，具备天然气处理能力180×108m3／a，是整个苏里格气田的核心，天然气压缩机作为处理厂的核心设备，其对天然气集输、生产的影响非常大。因此做好天然气处理厂往复式压缩机组运行过程中风险因素识别和提出控制削减措施是实现天然气处理厂安全平稳运行的前提和基础。
一、天然气压缩机组运行过程风险识别
目前，四座天然气处理厂共有压缩机27台，均为美国汉诺华公司生产，压缩机作为4座处理厂关键核心设备，其作用是给天然气增压外输，运行的主要风险是天然气泄漏和空气进入压缩系统引起的燃爆风险以及超压引起的物理性爆炸。
当压缩机润滑油出现供油量不足、曲轴箱中的油面高度降低时，会引起润滑不良、油温升高，导致烧瓦、卡活塞等事故；若加的过多，运转时过多的机油串入燃烧室造成积碳，使设备不能正常工作。
另外，水质的达标与否对压缩机安全运行有着长期影响，水质不良，将导致机身、缸体、管道腐蚀和堵塞，甚至会导致设备报废。
(一)生产设备设施
处理厂的核心设备是天然气压缩机及附带燃气发动机、空冷器等；附属设备有天车、消防水管线及消火栓、可燃气检测仪、视频监控摄像头、照明设施、轴流风机等；厂房采用彩钢瓦钢梁棚室结构；设备维护使用的发电机、起重机、运输车辆；专业维修用的电焊机、气焊；拍摄用的照相机、摄像机等。
(二)人员及主要工作活动
人员为生产值班、管理人员、外来检查、参观、施工人员、专业检维修作业人员、新员工或实习人员、外来设备调试人员等；主要工作活动为岗位巡检、流程切换、设备启(停)机操作、设备维护、定期检查、检维修作业、灭火、抢险救灾等。
(三)天然气压缩机风险识别
1．压缩机系统火灾。天然气泄漏和原动机产生电火花(明火)是压缩机发生火灾、爆炸事故的重要原因。压缩机系统火灾危险性表现为以下几个方面：
(1)易形成爆炸性混合物。天然气通过缸体连接处、吸排气阀门、轴封处、设备和管道的法兰、焊口和密封等缺陷部位泄漏，设备局部腐蚀穿孔、疲劳断裂，或压缩机房通风不良，油气积聚，以及上游来物料较脏，或过滤器未及时清理，使过滤器憋卡，泄漏，导致高压天然气喷出，与空气形成爆炸性气体混合物，遇火源引起空问的爆炸或火灾。
(2)点火源。违章作业(如使用明火、非防爆工具)，不按规定穿戴防静电工作服、工作鞋等；压缩机装置未采取防静电措施或防静电措施有缺陷等；防爆灯具、开关、电气设施选型错误或接线不符合规范；内燃机驱动压缩机，内燃机排气管未设隔热层，出口无防火罩，当排气管穿过屋顶时，其管口距离屋顶高度不够，当穿过侧墙时，排气方向朝向散发油气或有爆炸性危险的场所。
(3)设备内温度超高。天然气经压缩后温度会迅速升高，如设备内冷却系统不能正常运行，会使润滑油黏度降低，失去润滑作用，使设备运行部件摩擦加剧，进一步造成设备内温度超高；同时高温能使冷却水(冷却液)发生聚合、分解以致自燃引起火灾。
(4)误操作。操作人员会因受心理、生理或情绪等方面影响出现操作失误。例如压缩机装置启运前，未置换工艺流程内空气；压缩机发生事故需紧急停车时，操作人员因紧张未及时关闭进气阀，也会造成供气设备的超压，最终导致爆炸；压缩机出口被人为关闭或未异物堵塞都有可能造成憋压，导致压缩机发生物理性爆炸。
(5)设备缺陷。设备缺陷或故障产生于设计、制造、安装、运行和检修等各个环节，主要是由于材质及制造工艺不良所致。例如安全阀堵塞或损坏而失灵，超压部分得不到及时泄放导致的爆炸；压力或温度显示仪表出现读数差错或显示失真时引发的误操作导致爆炸；压缩机受压部件机械强度本身不符合要求或因水浊、腐蚀性介质等腐蚀，使其强度下降，在正常操作压力下也能引发物理性爆炸。
2．机械伤害。压缩机连轴器、飞轮裸露或转速过快导致飞轮飞车造成机械伤害。
3．噪声。在压缩机房中压缩机等高速运转设备运行时产生较大机械噪音；这些噪音在90～118dB，属于强噪音。噪音除损害听觉器官外，对神经系统、心血管系统亦有不良影响。长时间接触，能使人头痛头晕，易疲劳，心慌乱，记忆力减退，失眠多梦，神经衰弱。
4．润滑。润滑是机组良好运行的重要保障，也是设备管理的一项重点工作，润滑不良将导致重大故障发生。例如：由于润滑不良造成十字头磨损或者发动机连杆故障。
5．温度。机组在启运和加载前发动机和压缩机的润滑油温度、发动机和压缩机轴承温度都是非常重要的因素，尤其是在冬季生产当中，保证各项温度也就能够减少大部分故障发生，例如压缩机要求润滑油温度达到30℃时才能够加载，所以操作员工必须待温度达到30℃时才能进行加载操作，否则将影响机组寿命甚至导致机组严重故障发生。
6．烫伤。运行过程中消音器本体温度极高，人员巡检、工作时接触或误碰到消音器造成人员烫伤。二、控制削减措施
(一)设计安装符合要求
天然气压缩机宜露天或棚式布置，压缩机棚或封闭式厂房的顶部应采取通风措施，压缩机厂房楼板宜部分采用箅子板，厂房内应设有可燃气体报警装置，压缩机基础、基座坚固完整，地脚螺栓及各部连接螺栓满扣、齐整、紧固，接地电阻小于10Ω。
(二)附件及辅助系统齐全
压缩机和动力机问的传动设施采用三角皮带或防护式连轴器，多级压缩的压缩机各段间应设置冷却和气液分离设备，压力、流量、温度、液位等二次仪表变送器应每年校验一次，各级分离器液位控制和高低液位报警及放空等设施完好，安全阀、压力表安全附齐全可靠、定期校验。
(三)防止和消除火花的措施可靠
当采用内燃机驱动时，内燃机排气管有隔热层，出口处安装防火罩；当采用燃气发动机或燃气轮机驱动时，原动机排气管出口引至室外安全地带；压缩机爆炸危险区域内电器设施采用防爆电器，接线盒、导管和仪表设备的安装符合防爆要求。
(四)防泄漏、抽空措施完备
压缩机进气管道有防止产生负压的措施；轴封填料定期更换，确保无泄漏；启动、停车安全连锁系统(压缩机进出口天然气压力、温度，润滑油油压、温度，冷却液压力、温度，压缩机振动，分离器液位等)灵敏可靠；投运新安装或检修完的压缩机前，应对机组、管 道、容器、装置系统进行氮气置换，检测合格。
(五)安全防护措施到位
压缩机天然气管线宜地上铺设，设有定期检测厚度的检视点；联轴器、空冷器等运转部分设有防护罩；润滑油系统、封油系统、冷却系统、气体密封、平衡管等畅通好用，无泄漏；润滑油、冷却液选用符合要求；运行参数(温度、压力、转速等)、各部轴承、十字头温度正常；运转平稳无杂音，机体及管系振幅在允许范围内；压缩机棚采取降噪处理，岗位人员进出压缩机房佩戴隔音耳罩。
(六)维护保养符合规定
设备说明书、配件目录、设备结构图及易损配件图、润滑油定期分析记录、定期状态监测记录、维保记录等设备档案齐全；日常维护保养严格按照制度实施。
(七)管理制度健全、措施到位
各类维保、大修记录填写认真规范；岗位人员持证上岗(压力容器操作证)，能按照岗位标准作业程序启(停)压缩机，胜任维修保养现场监护工作；建立定期验漏、紧固地脚螺栓、防雷接地检测、可燃气体报警仪标定、压缩机附带压力容器定期检测、震动检测、压缩机连锁报警停机、安全附件定期校验、油品检测、视频监控、维护保养制度；维保单位资质齐全，签订安全合同、维保协议；制定维保人员管理制度，进入所有人员劳保齐全，戴隔音耳罩；根据不同层面员工需求，制定全年压缩机培训计划，按计划开展培训；新压缩机投运，应进行氮气置换，经检测氧气浓度低于2％，方可进气调试；应急消防器材配置到位，定期检查，处理厂消防通道畅通，应急门完好，应急库物资储备充足，就近处理厂消防队随时处于待命状态；轴流风机、窗户等通风设施完好，视频监控摄像头能全部覆盖每台压缩机，中控室DCS操作平台能实现压缩机远程停机；制定详细的天然气压缩机房火灾、爆炸应急预案，并定期开展演练。
三、结论
在苏里格气田跨越式发展过程中，天然气处理厂是气田的核心，天然气压缩机又是核心的核心，因此加强处理厂天然气压缩机安全管理，确保关键核心设备正常运转，是保障苏里格气田安全生产平稳运行的关键所在。
参考文献
[1]云成生，韩景宽，章申远．石油天然气设计防火规范[M]．
中国石油天然气股份有限公司规划总院，2004．
[2]周明，孟宪威，王庆龙．陆上油气田油气集输安全管理规
定[M].石油工业出版社,2008．
[3]何平，张玉峰，郑承，郑震．石油、化学和天然气压缩机工
业用往复式压缩机SY-T 6650[M]．中国石油天然气股
份有限公司管道分公司，2006．
[4]徐华东．基于故障树分析法的汽车故障诊断专家系统的
研究[D]．合肥工业大学，2002．
[5]郑东良，杜纯．装备维修优化的检测分析[J]空军工程
大学学报,2003，
作者简介：郑书杰(1982-)，男，天津人，中国石油长庆油田分公司第四采气厂工程师，研究方向：油气田安全环保管理。
责任编辑 陈倩
关键词：苏里格气田；天然气处理厂；天然气压缩机；风险识别与控制
中图分类号：TE687
文献标识码：A
文章编号：1009-2374(2011)22-0081-03
苏里格气田目前建成天然气处理厂4座，具备天然气处理能力180×108m3／a，是整个苏里格气田的核心，天然气压缩机作为处理厂的核心设备，其对天然气集输、生产的影响非常大。因此做好天然气处理厂往复式压缩机组运行过程中风险因素识别和提出控制削减措施是实现天然气处理厂安全平稳运行的前提和基础。
一、天然气压缩机组运行过程风险识别
目前，四座天然气处理厂共有压缩机27台，均为美国汉诺华公司生产，压缩机作为4座处理厂关键核心设备，其作用是给天然气增压外输，运行的主要风险是天然气泄漏和空气进入压缩系统引起的燃爆风险以及超压引起的物理性爆炸。
当压缩机润滑油出现供油量不足、曲轴箱中的油面高度降低时，会引起润滑不良、油温升高，导致烧瓦、卡活塞等事故；若加的过多，运转时过多的机油串入燃烧室造成积碳，使设备不能正常工作。
另外，水质的达标与否对压缩机安全运行有着长期影响，水质不良，将导致机身、缸体、管道腐蚀和堵塞，甚至会导致设备报废。
(一)生产设备设施
处理厂的核心设备是天然气压缩机及附带燃气发动机、空冷器等；附属设备有天车、消防水管线及消火栓、可燃气检测仪、视频监控摄像头、照明设施、轴流风机等；厂房采用彩钢瓦钢梁棚室结构；设备维护使用的发电机、起重机、运输车辆；专业维修用的电焊机、气焊；拍摄用的照相机、摄像机等。
(二)人员及主要工作活动
人员为生产值班、管理人员、外来检查、参观、施工人员、专业检维修作业人员、新员工或实习人员、外来设备调试人员等；主要工作活动为岗位巡检、流程切换、设备启(停)机操作、设备维护、定期检查、检维修作业、灭火、抢险救灾等。
(三)天然气压缩机风险识别
1．压缩机系统火灾。天然气泄漏和原动机产生电火花(明火)是压缩机发生火灾、爆炸事故的重要原因。压缩机系统火灾危险性表现为以下几个方面：
(1)易形成爆炸性混合物。天然气通过缸体连接处、吸排气阀门、轴封处、设备和管道的法兰、焊口和密封等缺陷部位泄漏，设备局部腐蚀穿孔、疲劳断裂，或压缩机房通风不良，油气积聚，以及上游来物料较脏，或过滤器未及时清理，使过滤器憋卡，泄漏，导致高压天然气喷出，与空气形成爆炸性气体混合物，遇火源引起空问的爆炸或火灾。
(2)点火源。违章作业(如使用明火、非防爆工具)，不按规定穿戴防静电工作服、工作鞋等；压缩机装置未采取防静电措施或防静电措施有缺陷等；防爆灯具、开关、电气设施选型错误或接线不符合规范；内燃机驱动压缩机，内燃机排气管未设隔热层，出口无防火罩，当排气管穿过屋顶时，其管口距离屋顶高度不够，当穿过侧墙时，排气方向朝向散发油气或有爆炸性危险的场所。
(3)设备内温度超高。天然气经压缩后温度会迅速升高，如设备内冷却系统不能正常运行，会使润滑油黏度降低，失去润滑作用，使设备运行部件摩擦加剧，进一步造成设备内温度超高；同时高温能使冷却水(冷却液)发生聚合、分解以致自燃引起火灾。
(4)误操作。操作人员会因受心理、生理或情绪等方面影响出现操作失误。例如压缩机装置启运前，未置换工艺流程内空气；压缩机发生事故需紧急停车时，操作人员因紧张未及时关闭进气阀，也会造成供气设备的超压，最终导致爆炸；压缩机出口被人为关闭或未异物堵塞都有可能造成憋压，导致压缩机发生物理性爆炸。
(5)设备缺陷。设备缺陷或故障产生于设计、制造、安装、运行和检修等各个环节，主要是由于材质及制造工艺不良所致。例如安全阀堵塞或损坏而失灵，超压部分得不到及时泄放导致的爆炸；压力或温度显示仪表出现读数差错或显示失真时引发的误操作导致爆炸；压缩机受压部件机械强度本身不符合要求或因水浊、腐蚀性介质等腐蚀，使其强度下降，在正常操作压力下也能引发物理性爆炸。
2．机械伤害。压缩机连轴器、飞轮裸露或转速过快导致飞轮飞车造成机械伤害。
3．噪声。在压缩机房中压缩机等高速运转设备运行时产生较大机械噪音；这些噪音在90～118dB，属于强噪音。噪音除损害听觉器官外，对神经系统、心血管系统亦有不良影响。长时间接触，能使人头痛头晕，易疲劳，心慌乱，记忆力减退，失眠多梦，神经衰弱。
4．润滑。润滑是机组良好运行的重要保障，也是设备管理的一项重点工作，润滑不良将导致重大故障发生。例如：由于润滑不良造成十字头磨损或者发动机连杆故障。
5．温度。机组在启运和加载前发动机和压缩机的润滑油温度、发动机和压缩机轴承温度都是非常重要的因素，尤其是在冬季生产当中，保证各项温度也就能够减少大部分故障发生，例如压缩机要求润滑油温度达到30℃时才能够加载，所以操作员工必须待温度达到30℃时才能进行加载操作，否则将影响机组寿命甚至导致机组严重故障发生。
6．烫伤。运行过程中消音器本体温度极高，人员巡检、工作时接触或误碰到消音器造成人员烫伤。二、控制削减措施
(一)设计安装符合要求
天然气压缩机宜露天或棚式布置，压缩机棚或封闭式厂房的顶部应采取通风措施，压缩机厂房楼板宜部分采用箅子板，厂房内应设有可燃气体报警装置，压缩机基础、基座坚固完整，地脚螺栓及各部连接螺栓满扣、齐整、紧固，接地电阻小于10Ω。
(二)附件及辅助系统齐全
压缩机和动力机问的传动设施采用三角皮带或防护式连轴器，多级压缩的压缩机各段间应设置冷却和气液分离设备，压力、流量、温度、液位等二次仪表变送器应每年校验一次，各级分离器液位控制和高低液位报警及放空等设施完好，安全阀、压力表安全附齐全可靠、定期校验。
(三)防止和消除火花的措施可靠
当采用内燃机驱动时，内燃机排气管有隔热层，出口处安装防火罩；当采用燃气发动机或燃气轮机驱动时，原动机排气管出口引至室外安全地带；压缩机爆炸危险区域内电器设施采用防爆电器，接线盒、导管和仪表设备的安装符合防爆要求。
(四)防泄漏、抽空措施完备
压缩机进气管道有防止产生负压的措施；轴封填料定期更换，确保无泄漏；启动、停车安全连锁系统(压缩机进出口天然气压力、温度，润滑油油压、温度，冷却液压力、温度，压缩机振动，分离器液位等)灵敏可靠；投运新安装或检修完的压缩机前，应对机组、管 道、容器、装置系统进行氮气置换，检测合格。
(五)安全防护措施到位
压缩机天然气管线宜地上铺设，设有定期检测厚度的检视点；联轴器、空冷器等运转部分设有防护罩；润滑油系统、封油系统、冷却系统、气体密封、平衡管等畅通好用，无泄漏；润滑油、冷却液选用符合要求；运行参数(温度、压力、转速等)、各部轴承、十字头温度正常；运转平稳无杂音，机体及管系振幅在允许范围内；压缩机棚采取降噪处理，岗位人员进出压缩机房佩戴隔音耳罩。
(六)维护保养符合规定
设备说明书、配件目录、设备结构图及易损配件图、润滑油定期分析记录、定期状态监测记录、维保记录等设备档案齐全；日常维护保养严格按照制度实施。
(七)管理制度健全、措施到位
各类维保、大修记录填写认真规范；岗位人员持证上岗(压力容器操作证)，能按照岗位标准作业程序启(停)压缩机，胜任维修保养现场监护工作；建立定期验漏、紧固地脚螺栓、防雷接地检测、可燃气体报警仪标定、压缩机附带压力容器定期检测、震动检测、压缩机连锁报警停机、安全附件定期校验、油品检测、视频监控、维护保养制度；维保单位资质齐全，签订安全合同、维保协议；制定维保人员管理制度，进入所有人员劳保齐全，戴隔音耳罩；根据不同层面员工需求，制定全年压缩机培训计划，按计划开展培训；新压缩机投运，应进行氮气置换，经检测氧气浓度低于2％，方可进气调试；应急消防器材配置到位，定期检查，处理厂消防通道畅通，应急门完好，应急库物资储备充足，就近处理厂消防队随时处于待命状态；轴流风机、窗户等通风设施完好，视频监控摄像头能全部覆盖每台压缩机，中控室DCS操作平台能实现压缩机远程停机；制定详细的天然气压缩机房火灾、爆炸应急预案，并定期开展演练。
三、结论
在苏里格气田跨越式发展过程中，天然气处理厂是气田的核心，天然气压缩机又是核心的核心，因此加强处理厂天然气压缩机安全管理，确保关键核心设备正常运转，是保障苏里格气田安全生产平稳运行的关键所在。
参考文献
[1]云成生，韩景宽，章申远．石油天然气设计防火规范[M]．
中国石油天然气股份有限公司规划总院，2004．
[2]周明，孟宪威，王庆龙．陆上油气田油气集输安全管理规
定[M].石油工业出版社,2008．
[3]何平，张玉峰，郑承，郑震．石油、化学和天然气压缩机工
业用往复式压缩机SY-T 6650[M]．中国石油天然气股
份有限公司管道分公司，2006．
[4]徐华东．基于故障树分析法的汽车故障诊断专家系统的
研究[D]．合肥工业大学，2002．
[5]郑东良，杜纯．装备维修优化的检测分析[J]空军工程
大学学报,2003，
作者简介：郑书杰(1982-)，男，天津人，中国石油长庆油田分公司第四采气厂工程师，研究方向：油气田安全环保管理。
责任编辑 陈倩