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摘要 天然气压缩机是天然气工业中应用比较广泛的一种机械设备，其可靠性的高低直接决定着压缩机的工作性能好坏。本文以往复式压缩机为例对压缩机的可靠性及常见故障进行了分析，并对检测故障的措施进行了探讨。
关键词 天然气 压缩机 可靠性 故障 诊断
The natural gas compressor is a kind of mechanical equipment used widely in natural gas industry, its reliability directly determines the performance of the compressor. This article analyses the reliability of reciprocating compressor compressor and common fault, and discussed the measures of detecting fault.
Keywords natural gas compressor reliability of fault diagnosis
中图分类号：P618.13 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）04-0000-00
引言
目前，随着西气东输工程的不断推进、国外进口天然气的不断增多，天然气在我国能源结构中的比例也不断提高。由于从油气田中开采出来的天然气压力比较低，这个压力远远达不到将天然气进行远距离输送的要求，因此要实现天然气的管道输送或以液态的形式进行运输，必须对天然气进行增压或压缩处理，因此天然气压缩机就成为天然气工业中必不可少的设备。天然气压缩机是技术含量比较高的一种设备，在使用时对其可靠性要求较高，因此如何提高天然气压缩机的可靠性就成为人们面临的一大课题。
一、天然气压缩机的可靠性及故障
1、天然气压缩机的可靠性
在机械工业中，可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，它包含了设计的可靠性、可维修性和耐久性等几大因素。对一种机械产品而言，它的可靠性越高越好，可靠性越高意味着无故障工作的时间越长。具体到天然气压缩机来说，其可靠性是指在天然气工业的特定环境下，在对天然气进行增压及压缩时无故障工作的能力。由于天然气压缩机的结构比较复杂、各种零部件较多，因此发生故障的概率也比较大，故障是天然气压缩机可靠性的最大影响因素。
2、天然气压缩机的故障
天然气压缩机主要有两种类型，即往复式压缩机和叶轮式压缩机，往复式压缩机的技术比较成熟，应用也比较广泛，因此本文以往复式压缩机为例对天然气压缩机的故障进行分析。
往复式压缩机的故障主要分为两类：机械性能故障和热力性能故障。机械性能故障主要有压缩机运行过程中的噪声过大、振动异常及机体过热等；热力性能故障主要有压缩机的压力、排量及温度等热力学参数异常、大大超过压缩机的设定值等。
2.1 机械性能故障
（1）压缩机振动异常
压缩机的部件出现松动和磨损是引起压缩机异常振动的主要原因。压缩机在正常工作的过程中会有一定的振动，只要振动幅度在一定范围内，则这种振动是正常的，如果振动幅度超过一定值，则就属于振动异常。当压缩机的运行时间过长时，各部件不可避免地会出现松动和磨损的现象，这样就会使各部件的连接不好，出现使机组不再维持平衡的惯性力及较大幅度的气流脉动，最终使振动加剧。
（2）压缩机噪声异常
压缩机运行过程中的噪声主要是敲击声，敲击声又分为正常的敲击声和非正常的敲击声。正常的敲击声有调节器动作产生的敲击声、阀门开启产生的敲击声等；非正常的敲击声是气缸内的敲击声、机身内部的敲击声等。气缸内的敲击声产生的主要原因有气缸进水、气缸内有异物、活塞歪斜、活塞与杆的配合出现松动、气缸和活塞磨损严重等；机身内的敲击声产生的主要原因有十字头与滑道的间隙过大、曲轴的平衡铁出现松动、曲轴的紧固件出现松动、十字头销与十字头体的配合间隙过大等。当联轴器的装配不当、轴与飞轮的配合松动时也会引起其它部件的敲击异常。
（3）压缩机机体过热
压缩机在工作的过程中由于不断对天然气进行压缩做功，因此导致产生的热量较多，冷却水虽然可以带走一部分热量，但由于做功过程较频繁，做功产生的热量不可能完全被冷却水带走，这就导致活塞、气缸、气阀等部件的温度较高，使机体的温度经常维持在150℃以上，这会给压缩机的正常运行带来危害。如果压缩机气缸的排气温度在260℃以上时，不仅会加速零部件的磨损、使运行状态变差，严重时甚至还会引起爆炸和撞缸事故。压缩机机体过热产生的原因较多，主要有冷却水不足、级间冷却效果不好、润滑不良、活塞杆弯曲、零部件间摩擦过大等。
2.2热力性能故障
（1）气量不正常
气量不正常是指压缩机处理天然气的进气量或排气量与正常工作时的值相差较大，引起压缩机气量不正常的原因比较多，这是因为，由克拉珀龙方程可知，气量、压力、温度等各个热力学参数之间都是相互影响的，任何一个热力学参数发生改变都会引起气量的变化。总的来看，引起压缩机气量不正常的原因主要有电动机的转速过低、压缩腔不严密而发生压缩泄漏、气缸密封不好、进气部件的滤清器堵塞、汽缸盖及气缸填料漏气等。
（2）级间压力不正常
目前，为了提高天然气压缩机的压缩比及节约能量，活塞式压缩机都采用的是多级压缩、级间冷却的工作形式。在正常的工作过程中，后一级的进气应力应约等于前一级的排气压力，如果压缩机中的任何一级的参数出现异常都会导致整个压缩机的各级间压力出现异常的现象。通常来说，产生级间压力不正常的原因主要有活塞环、气阀等部件出现磨损。
（3）排气压力异常
排气压力出现的异常情况主要是排气压力降低，在这种情况下经压缩机压缩后的气体量不能满足正常的流量需求。当排气压力降低时，很有可能是压缩机出现了故障，这些故障的原因与气量不正常及级间压力不正常的原因有些相似。
（4）排气温度异常
在压缩机的工作过程中有时会出现排气温度增高的现象，出现这种情况最可能的原因是压缩机的级间冷却效果出现恶化，这样就会使下一级的排气温度升高，不仅影响了压缩机的效率，而且也危害了压缩机的正常运行。在排气温度出现异常的情况下，应综合考虑压力、温度、气量等各参数之间的关系，找出问题的根源。
二、提高压缩机可靠性的方法探讨
上文对压缩机中可能产生的故障进行了分析，要提高天然气压缩机工作的可靠性，最关键的是对这些故障进行预防，在出现故障的情况下能迅速找出故障的原因，及时排除故障。
（1）做好故障的預防工作
由于天然气压缩机一旦出现故障，会影响整个天然气管道中天然气的正常输送，因此必须要加强天然气压缩机故障的预防工作。首先，应对天然气压缩机在运行过程中可能出现的故障及原因进行汇总，比如对容易磨损的部件进行及时更换以防止气缸漏气等。同时，应加强天然气压缩机的检修工作，积极采用先进的检测技术对压缩机的运行状态进行检测，可以采用原位检测、激光诊断等先进的检测技术。
（2）做好压缩机故障的诊断工作
压缩机在运行过程中不可避免地要出现故障，如果能对故障进行及时排除则会在很大程度上提高压缩机运行的可靠性。排除故障的前提是找出故障，如前面所述，压缩机故障的类型和原因较为复杂，这给故障的诊断带来了困难。为了提高天然气压缩机故障诊断的效率，可以采用故障树分析法对故障进行诊断。故障树本质上是一幅逻辑关系图，在这幅图中以逻辑关系的形式将天然气压缩机的故障和引起故障的原因进行层层表示出来，当压缩机出现故障时，根据故障的表现、结合故障树并借助计算机分析可以很方便地找出故障，这是目前系统工程中最常用的一种故障诊断方法。
三、结语
本文对天然气压缩机运行中常出现的故障及可靠性进行了介绍，希望能为从事压缩机运行和检修的工作人员提供一些参考。
参考文献
[1]马科笃等.对天然气压缩机全面故障管理的研究[J].设备管理与维修，2013,02:10-13
[2]刘英等.彩南DPC-2804天然气压缩机故障树分析[J].广州化工，2011,03:150-154
关键词 天然气 压缩机 可靠性 故障 诊断
The natural gas compressor is a kind of mechanical equipment used widely in natural gas industry, its reliability directly determines the performance of the compressor. This article analyses the reliability of reciprocating compressor compressor and common fault, and discussed the measures of detecting fault.
Keywords natural gas compressor reliability of fault diagnosis
中图分类号：P618.13 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）04-0000-00
引言
目前，随着西气东输工程的不断推进、国外进口天然气的不断增多，天然气在我国能源结构中的比例也不断提高。由于从油气田中开采出来的天然气压力比较低，这个压力远远达不到将天然气进行远距离输送的要求，因此要实现天然气的管道输送或以液态的形式进行运输，必须对天然气进行增压或压缩处理，因此天然气压缩机就成为天然气工业中必不可少的设备。天然气压缩机是技术含量比较高的一种设备，在使用时对其可靠性要求较高，因此如何提高天然气压缩机的可靠性就成为人们面临的一大课题。
一、天然气压缩机的可靠性及故障
1、天然气压缩机的可靠性
在机械工业中，可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，它包含了设计的可靠性、可维修性和耐久性等几大因素。对一种机械产品而言，它的可靠性越高越好，可靠性越高意味着无故障工作的时间越长。具体到天然气压缩机来说，其可靠性是指在天然气工业的特定环境下，在对天然气进行增压及压缩时无故障工作的能力。由于天然气压缩机的结构比较复杂、各种零部件较多，因此发生故障的概率也比较大，故障是天然气压缩机可靠性的最大影响因素。
2、天然气压缩机的故障
天然气压缩机主要有两种类型，即往复式压缩机和叶轮式压缩机，往复式压缩机的技术比较成熟，应用也比较广泛，因此本文以往复式压缩机为例对天然气压缩机的故障进行分析。
往复式压缩机的故障主要分为两类：机械性能故障和热力性能故障。机械性能故障主要有压缩机运行过程中的噪声过大、振动异常及机体过热等；热力性能故障主要有压缩机的压力、排量及温度等热力学参数异常、大大超过压缩机的设定值等。
2.1 机械性能故障
（1）压缩机振动异常
压缩机的部件出现松动和磨损是引起压缩机异常振动的主要原因。压缩机在正常工作的过程中会有一定的振动，只要振动幅度在一定范围内，则这种振动是正常的，如果振动幅度超过一定值，则就属于振动异常。当压缩机的运行时间过长时，各部件不可避免地会出现松动和磨损的现象，这样就会使各部件的连接不好，出现使机组不再维持平衡的惯性力及较大幅度的气流脉动，最终使振动加剧。
（2）压缩机噪声异常
压缩机运行过程中的噪声主要是敲击声，敲击声又分为正常的敲击声和非正常的敲击声。正常的敲击声有调节器动作产生的敲击声、阀门开启产生的敲击声等；非正常的敲击声是气缸内的敲击声、机身内部的敲击声等。气缸内的敲击声产生的主要原因有气缸进水、气缸内有异物、活塞歪斜、活塞与杆的配合出现松动、气缸和活塞磨损严重等；机身内的敲击声产生的主要原因有十字头与滑道的间隙过大、曲轴的平衡铁出现松动、曲轴的紧固件出现松动、十字头销与十字头体的配合间隙过大等。当联轴器的装配不当、轴与飞轮的配合松动时也会引起其它部件的敲击异常。
（3）压缩机机体过热
压缩机在工作的过程中由于不断对天然气进行压缩做功，因此导致产生的热量较多，冷却水虽然可以带走一部分热量，但由于做功过程较频繁，做功产生的热量不可能完全被冷却水带走，这就导致活塞、气缸、气阀等部件的温度较高，使机体的温度经常维持在150℃以上，这会给压缩机的正常运行带来危害。如果压缩机气缸的排气温度在260℃以上时，不仅会加速零部件的磨损、使运行状态变差，严重时甚至还会引起爆炸和撞缸事故。压缩机机体过热产生的原因较多，主要有冷却水不足、级间冷却效果不好、润滑不良、活塞杆弯曲、零部件间摩擦过大等。
2.2热力性能故障
（1）气量不正常
气量不正常是指压缩机处理天然气的进气量或排气量与正常工作时的值相差较大，引起压缩机气量不正常的原因比较多，这是因为，由克拉珀龙方程可知，气量、压力、温度等各个热力学参数之间都是相互影响的，任何一个热力学参数发生改变都会引起气量的变化。总的来看，引起压缩机气量不正常的原因主要有电动机的转速过低、压缩腔不严密而发生压缩泄漏、气缸密封不好、进气部件的滤清器堵塞、汽缸盖及气缸填料漏气等。
（2）级间压力不正常
目前，为了提高天然气压缩机的压缩比及节约能量，活塞式压缩机都采用的是多级压缩、级间冷却的工作形式。在正常的工作过程中，后一级的进气应力应约等于前一级的排气压力，如果压缩机中的任何一级的参数出现异常都会导致整个压缩机的各级间压力出现异常的现象。通常来说，产生级间压力不正常的原因主要有活塞环、气阀等部件出现磨损。
（3）排气压力异常
排气压力出现的异常情况主要是排气压力降低，在这种情况下经压缩机压缩后的气体量不能满足正常的流量需求。当排气压力降低时，很有可能是压缩机出现了故障，这些故障的原因与气量不正常及级间压力不正常的原因有些相似。
（4）排气温度异常
在压缩机的工作过程中有时会出现排气温度增高的现象，出现这种情况最可能的原因是压缩机的级间冷却效果出现恶化，这样就会使下一级的排气温度升高，不仅影响了压缩机的效率，而且也危害了压缩机的正常运行。在排气温度出现异常的情况下，应综合考虑压力、温度、气量等各参数之间的关系，找出问题的根源。
二、提高压缩机可靠性的方法探讨
上文对压缩机中可能产生的故障进行了分析，要提高天然气压缩机工作的可靠性，最关键的是对这些故障进行预防，在出现故障的情况下能迅速找出故障的原因，及时排除故障。
（1）做好故障的預防工作
由于天然气压缩机一旦出现故障，会影响整个天然气管道中天然气的正常输送，因此必须要加强天然气压缩机故障的预防工作。首先，应对天然气压缩机在运行过程中可能出现的故障及原因进行汇总，比如对容易磨损的部件进行及时更换以防止气缸漏气等。同时，应加强天然气压缩机的检修工作，积极采用先进的检测技术对压缩机的运行状态进行检测，可以采用原位检测、激光诊断等先进的检测技术。
（2）做好压缩机故障的诊断工作
压缩机在运行过程中不可避免地要出现故障，如果能对故障进行及时排除则会在很大程度上提高压缩机运行的可靠性。排除故障的前提是找出故障，如前面所述，压缩机故障的类型和原因较为复杂，这给故障的诊断带来了困难。为了提高天然气压缩机故障诊断的效率，可以采用故障树分析法对故障进行诊断。故障树本质上是一幅逻辑关系图，在这幅图中以逻辑关系的形式将天然气压缩机的故障和引起故障的原因进行层层表示出来，当压缩机出现故障时，根据故障的表现、结合故障树并借助计算机分析可以很方便地找出故障，这是目前系统工程中最常用的一种故障诊断方法。
三、结语
本文对天然气压缩机运行中常出现的故障及可靠性进行了介绍，希望能为从事压缩机运行和检修的工作人员提供一些参考。
参考文献
[1]马科笃等.对天然气压缩机全面故障管理的研究[J].设备管理与维修，2013,02:10-13
[2]刘英等.彩南DPC-2804天然气压缩机故障树分析[J].广州化工，2011,03:150-154