２０１１ 天然气技术与经济 Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ Ｖｏ１．５．ＮＯ．３ Ｊｕｎ．２０１ ｌ 第５卷・第３期 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—１１３２．２０１１．０３．０１３ 苏里格气田天然气压缩机气阀故障及判断方法 赵涛陈龙李文鹏李安琪 鄂尔多斯０１７３００） （中国石油长庆油田公司第三采气厂，内蒙古摘要 气阀故障是影响往复活塞式压缩机高效运行的主要因素之一 结合苏里格气田多年来天然气压缩机 操作、安装及管理实践，分析了往复式活塞式天然气压缩机气阀故障产生的原因，总结了判断气阀故障的方法， 制定了有效的防范措施，以进一步提高气阀的使用寿命。 关键词 天然气压缩机中图分类号：ＴＥ９７４＋．３ 气阀故障判断维护管理 文章编号：２０９５—１１３２（２０１１）０３—００４４—０３ 文献标识码：Ｂ Ｏ引言 苏里格气田是我国陆上特大气田之一，为保证 集气站增压外输模式的有效实施，对该气田采用天 然气压缩机集中增压。目前投用的压缩机主要机型 有：ＣＹＣ公司生产的ＺＴＹ和ＲＴＹ系列，ＳＪＣ公司生 产的ＲＤＳ系列，ＪＬＹ公司生产的ＤＰＣ系列。随着苏 里格气田的发展，压缩机组的应用日益广泛，其在 苏里格气田已成为必不可少的关键设备之一。压缩 机组在运转过程中，难免会出现一些故障甚至事 故。根据对某集气站压缩机无计划停机的统计表 明，气阀故障导致压缩机停机占到了３０％。各种型 号的压缩机在苏里格气田的使用中，均出现了气阀 气阀由阀座、阀片、弹簧片、弹簧、导程环组 成。本文所指天然气压缩机气阀采用的是非金属阀 片，对杂质不敏感。其中阀座具有能被阀片覆盖的 气体通道，与阀片一起闭锁进气或排气，并承受内 外压力差。阀片是启闭元件，可以交替地开启与关 闭阀座通道，通常制成片状。弹簧是气阀关闭时推 动阀片落向阀座的零件，并在开启时抑制阀片对升 程器的撞击。阀盖也称升程器，用来 阀片升起高度，并作为承座弹簧的零件。 ２故障及其原因分析 １）阀片磨损或断裂。在苏里格气田所用的各类 压缩机中，气阀故障集中表现为阀片磨损或断裂。 阀片一般强度很高，可是由于开、关动作频繁，长 期使用会造成因磨损或疲劳损坏而断裂，特别是排 气阀，工作温度高，损坏更快ｉｔ］。 烧毁、漏气等故障，给天然气生产造成了很大的损 失。针对此问题，对苏里格气田压缩机气阀损坏的 原因进行分析，并探讨判断气阀故障的方法，对提 高生产运行效率具有重要意义。 ２）弹簧断裂。弹簧是气阀中一个极其重要的零 件，其弹簧力应大小适中，满足气阀工作工艺要 求，保证气阀及时开、闭。目前各机型压缩机在苏 里格气田应用情况表明，一般性弹簧在阀片打开 １气阀原理及结构 往复式压缩机气缸上装有进、排气阀，它们是 控制压缩机气缸进气和排气的关键构件。即在进气 时因为冲击力量，弹簧容易发生断裂，降低阀片的 使用寿命。 ３）阀座与升程器紧固不牢而松动。某集气 站投入使用的２ＲＤＳＡ一２／Ｇ３５１２型压缩机在正常运 过程中让气体从进气管进入气缸；在排气过程中让 气体由气缸中排出至排气管。还要将气缸和管路隔 离，保持气缸工作容积的密封。 收稿日期：２１）Ｉｌ一０４—２１ 修订日期：２０１ ｌ一０５一ｌ ５ 作者简介：赵湾（１９８２一），从 人然 开录 ｊ 输没 管ｒＩ＝Ｉｊ ４４／Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ 总第２７期 天然气技术与经济・处理与加工 行中因排气温度持续升高，导致中心螺栓松动，阀 座与升程器无法紧固，从而使弹簧对阀片的压 力减弱，密封不良而造成气阀泄漏。 ４）阀门卡住或阀门关闭迟缓。ＺＴＹ６３０型压缩 机在某集气站的使用过程中，出现二级排气压力下 降、处理量也下降的情况，检查全部进、排气阀， 阀片、弹簧等均无磨损，可能是气阀关闭迟缓引起 的。进气阀门关闭迟缓，部分压缩天然气则将倒流 入气管中，当排气阀关闭迟缓时，部分压缩空气则 将倒流人气缸中，并在气缸中膨胀，从而减少吸入 气量。阀门关闭迟缓可能是由于阀门在导向装置上 卡住；弹簧松弛，弹簧过松时关闭迟缓，弹簧过紧 时阀门开启迟缓。打开气阀检查发现气阀泄漏的原 因是由于阀座与导向装置中心线不重合所致。在清 洗了气阀导向装置后，问题得到解决。 ５）有外部杂质进人压缩机，造成气阀阀片损 坏。由于试气过程中洗井不彻底，排液时间不足， 致使苏里格气田工艺气源不洁净，井底压裂砂、地 层砂等杂质进入工艺系统，造成气阀严重磨损。阀 片、弹簧片等密封不严，造成气阀泄漏。 ６）工况变换。工艺压缩机通常是针对特定的工 艺参数而量身定做的，配套的气阀更是如此，如果 是压缩机的使用工况改变，在苏里格气田的实际使 用中，肯定达不到理论规定的气量和压力，长期使 用，必然导致气阀损坏。 ７）机组工艺系统方面的原因。因为苏里格气田 工艺介质天然气成分比较富余，特别是经冷凝后析 出轻烃较多，介质带液严重。 ８）气阀本身的问题造成气阀阀片损坏。原因主 要有：①阀片质量问题；②由于某种原因，弹簧刚 性不一样，可能造成阀片的不平行运动，阀片的一 侧第一次冲击阀座后，又在阀片的另一侧第二次冲 击阀座；③气阀设计参数选用不当等 。 ３气阀故障的判断 气阀故障无论是阀片、弹簧片损坏，还是弹簧 磨损等，最终均表现在气阀漏气。当气阀漏气时， 气体就会倒流，造成排气压力下降，一般会使本级 出口压力降低，本级入口压力（即前一级出口压力） 升高。 例如：当二级进气阀发生故障漏气时，活塞在 压缩过程时，高温高压的气体一部分从二级进气阀 漏人进气管道，使进气管道的压力和温度升高，而 从排气阀排出的压力下降。如果二级排气阀漏气， 则当二级活塞吸气时，从二级排气阀排出的高压气 体，又有一部分返回气缸，并膨胀，然后和吸人的 气体混合，使压缩前的气体温度升高，压力升高， 而压缩后排气时，则因排气阀泄漏使排气压力降低。 从进口和出口气阀单独泄漏来分析，泄漏的温 度都比正常工作时高。当级的进、排气阀泄漏时， 都显示出本级进口前压力升高，出口压力降低。例 如：当一级出口压力上升，而二级出口压力下降 时，可推测到是二级进、排气阀漏气。再测量二级 进口气阀和出口气阀温度，如进气阀温度升高则是 进气阀漏气，如出气阀温度升高则是排气阀漏气， 如进、排气阀温度都升高，则是进、排气阀都漏 气。其余各级气阀的漏气判断与上述方法相同 。 由于排气温度超过１００ ｏＣ以上，需要用温度计 测量阀罩，若某一个气阀罩特别热，就是该阀漏 气。气阀漏气还可以用听的办法来判断。气阀漏气 时，阀片的开、闭声音与正常时不一样。但这需要 熟悉设备和有长期实践经验的人才能准确地判断。 ４压缩机气阀的维护管理 气阀最易损坏的部件是阀片和弹簧等运动零 件。鉴于苏里格气田生产实际，应加大气阀维护力 度，制定完善的维护保养制度，以有效保证气阀的 使用寿命，确保压缩机平稳、高效运行。 ４．１严把气阀质量关 压缩机运行时，气阀等主要零件受力复杂，工 作条件恶劣，在选材上应把好质量关。作业区应严 格按照压缩机气阀执行标准和苏里格气田压缩机运 行工况选配阀片、弹簧等配件。目前，选用的阀片 为中外合资企业生产的选配阀片、弹簧等零配件强 度高、韧性好、耐磨性能高与抗腐蚀的阀片。 ４．２严格保证安装质量与装配精度 压缩机气阀整体的安装精度及各零部件的装配 精度，直接影响气阀乃至压缩机的正常运行。为了 天然气技术与经济／４５ 第５卷 赵涛，等：苏里格气田天然气压缩机气阀故障及判断方法 第３期 保证安装的精度，气田制定了２项具体措施。 １）安装前做好充分准备。气阀安装前，应对压 缩机相应部位和零部件进行清洗、检查和必要的修 整，必须用压缩空气把铁屑、泥砂等杂物全部吹除 干净方可安装。 ２）气阀组装与检验。气阀组装时，先将阀片平 放在阀座密封面上，按升程器弹簧孔的位置将 弹簧放在阀片上，然后将升程器装入螺栓内并 对准弹簧，不得歪斜，之后旋紧螺母。气阀安装 后，阀片升力应均匀，无卡涩现象。气阀应用煤油 进行气密性试验，５ ａｒｉｎ内无连续滴漏，且其滴数不 得超过规定值（见表１）。进、排气阀不得装反。顶 丝和锁紧装置均应顶紧和销牢。 表１ 阀片煤油渗漏允许滴数表 ４．３保证上游天然气分离效率 提高分离器的工作效率，改善系统工艺状况， 是不容忽视的环节。苏里格气田压缩机所处工作条 件较为恶劣，工艺气杂质较多，分离器的分离不彻 底就进入压缩机，加之气缸体内带油带水，提前产 生反应物，大大增加了设备及气阀的运行附加负 荷。因而也迫使包括气阀在内的一些零部件过早损 坏。根据现场试验，加大上游分离器排液次数，即 可最大限度地提升分离器的分离效果。 ４．４加强维护保养，提高检修质量 在压缩机气阀运行过程中，及时予以合理维护 保养，对易损组合件来说可以起到两方面作用：其 一可防止或减少磨损、撞击；其二可以消除因磨 损、撞击引起的故障与事故隐患。 对于检修质量，应引起足够重视。如不正确拧 紧连接螺纹，配合表面不平整、粗糙度不符合要求 等，都会引起气阀功效降低，产生噪音与振动，使 ４６／Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ 机件损坏速度加剧。 ４．５建立科学完善的管理制度 在现场应用中，作业区制定并实行定期（计划） 维修和状态（视情）维修相结合的维修制度。使用过 程中，根据压缩机气阀的特点确定了监测点，以积 累其运行的动态信息，预测机器或气阀故障、剩余 寿命和裂化趋势，并根据具体情况确定维修时间和 维修量，且采用合理的技术措施与先进的方法，在 故障未出现之前及时恢复机件的正常工作状态。 ５结论 １）为保证压缩机工艺气进气的洁净，减小压裂 砂、地层砂等杂质对气阀的冲击、磨损，应保证分 离设备的高效、平稳运行，提升分离效果。 ２）由于苏里格气田工艺气的特殊性，每隔２０ ｄ 应打开气阀检查一次，特别是针对已长期使用的气 阀，应打开气阀进行清洗或更换零件。 ３）气阀的检查必须保证阀片、弹簧片表面的光 洁度，不允许出现划痕、切口、压痕、裂纹和其他 影响零件疲劳强度的任何缺陷。 ４）阀座和升程器各密封面不允许有条痕、 凹陷和气孑Ｌ。各密封面应在同一平面上。 ５）注意借鉴国内外研究的新成果，加强机器运 行状态检测，及时调节运行条件。 ６）气阀在运输、保管过程中应轻拿轻放，切勿 擦伤、振动与撞击。 参考文献 ［１］王永恒．工艺压缩机气阀常见故障及分析［Ｊ］．甘肃科 技，２００９（７）：３７—３８． ［２］何丽红．大型往复式压缩机气阀寿命的探讨［Ｊｊ．吉林化上 学院学报，２００８（２）：３５—３６． ［３］王德忠．活塞压缩机气阀损坏原因分析［Ｊ］．压缩机技 术．２００８（５）：４０—４３． （编辑：周娟）
