天然气压缩机故障分析及处理措施
摘要：通过对天然气压缩机活塞和气阀损坏原因的分析，出故障的解决对策。
关键词：活塞；气阀；故障分析
引言
中油国际有限责任公司某国采油厂所使用的2台天然气压缩机组由北京杰利阳能源设备制造有限公司成撬，其天然气压缩机主机由美国GE公司提供，型号为WH72,是为满足连续、重型载荷的要求设计的，目前天然气压缩机为电站5台Solar机组提供燃料。天然气压缩机提供增压动力，通过两级压缩将0.25MPa的天然气增压到3.5MPa。自装置投产以后压缩机I级活塞频繁损坏，I级进、排气阀阀片和垫片频繁碎裂，活塞使用寿命不到500h，严重影响了压缩机的安全运行和装置的正常生产。本文通过对造成压缩机活塞及气阀故障的原因进行分析，给出相应的解决对策。
1 机组故障情况
2017年以来，2台压缩机经常出现活塞损坏的现象。2018年共进行了7次压缩机的检修（见表1），但压缩机运行状态不稳定，出现问题最多的一级气阀阀片碎裂和一级活塞损坏。
表1 压缩机A和B检修情况
压缩机编号
故障时间
故障现象
修理情况
压缩机 A
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2018年1月14日
一级排气温度超过联锁值停机
拆修检查发现一级进排气阀垫片碎裂，一级活塞损坏。
压缩机 B
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2018年1月23日
一级排气温度超过联锁值停机
拆修检查发现压缩机一级进气阀处存在液体，一级进排气阀垫片碎裂，一级活塞损坏。
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压缩机 A
2018年3月31日
一级排气温度持续升高，手动停机检查。
检查发现一级活塞未加工平压孔。
压缩机 李亚鹏新女友身价B
2018年4月14日
级间分液罐高位报警停机
限流孔板被碎裂的气阀垫片和阀片堵塞，清理孔板排液。
压缩机 B
2018年5月13日
级间分液罐高位报警，未造成停机
及时清理孔板排液，发现限流孔板被碎裂的气阀阀片堵塞。
压缩机 A
2018年5月30日
一级缸异响，停机检查
检查发现一级活塞损坏。
压缩机 A
2018年12月18日
4000小时定检计划
检查发现部分气阀阀片碎裂。
压缩机 B
2019年1月12日
4000小时定检计划
检查发现一级排气阀阀片碎裂，活塞损坏。
压缩机 B
2019年2月13日
震动连锁停机
检查发现活塞损坏，中体连接螺栓断裂，中体出现三处严重裂缝。
1．1 压缩机一级活塞和气阀阀片简介
天然气压缩机I级活塞是由三部分组成，两侧为中空铝合金件，表面渗氮特氟隆处理，中间为钢锻件，通过活塞连接螺栓连成一个整体（见图1）。一级进排气阀阀片材料为聚醚醚酮（PEEK），由四圈阀片组成。
图1 活塞结构 图2 气阀结构
1.2 活塞、气阀阀片和垫片故障分析
(1) I级活塞设计有缺陷
I级活塞铝合金锻件外侧（见图3）和中间体均有回压平衡孔（见图4），但是两台压缩机损坏之初均未有设计，在压缩机往复运动过程中，活塞内外形成压力差，导致活塞损坏；活塞加工存在缺陷，I级活塞铝合金锻件和中间体组合在一起时，存在径向移动量，不能严丝合缝，人工安装不能保证3瓣活塞在同一水平面上，故造成活塞易损坏。野战门事件
图3 活塞铝合金锻件外侧回压平衡孔 图4 活塞中间体回压平衡孔
(2) 气阀阀片
气阀阀片易于受力不均而碎裂，堵塞级间分液罐排污管线，气阀弹簧力与气体力匹配的不合适，弹簧过硬，从拆卸一级进排气阀阀片上的压痕可以看出（见下图5），进排气阀阀片上均有很深的压痕，气阀未设有弹，使得弹簧直接接触阀片，易造成阀片损坏。
图5 一级进排气阀阀片损坏情况
(3) 气阀垫片
气阀垫片易碎裂（见图6），经拆卸测量，发现一级气阀的压阀罩的设计尺寸过大，未压紧气阀造成气阀随着压缩机的往复过程，敲打垫片，造成垫片易损坏，随即对压阀罩进行切削加工。
图6 损坏的气阀垫片
2 活塞整改的对策
运行气体中带有液体，活塞和活塞杆连接安装的预紧力，都对活塞造成影响，针对于影响压缩机活塞等使用寿命的几个问题， 我们采取了以下的对策：
2．1 改进I级活塞结构
计算机发展
由于运行气体中带液无法从根本上解决，暂时决定改变活塞尺寸，原尺寸活塞无法满足现有工况，无法保证设备长周期平稳运行，必须对GE原装活塞进行加工，缩短10mm。通过缩短活塞的尺寸，来增加活塞与气缸的止点间隙，提高气缸对气体中液体的容忍性，相同量的液体进入气缸后，在压缩止点形成的液体面积和压力均大大减小，使机能够稳定运行。