1、前言
【壓縮機網】牙哈外輸氣機組是從美國HANOVER公司引進，用于向西氣東輸供氣。單機排量200萬方/天，機組配用天然氣發動機是WUAKESHA公司目前在控制上比較先進的機型，也是油田引進機組技術含量較高的壓縮機，其點火、空燃比控制等系統，應用了先進的模塊技術，通過ESM（Engine system manage）來自動控制。該機還采用了稀薄燃燒技術，對于節約能源、降低廢氣排放行之有效。
該機組自2006年1月投入使用至今，單臺機組已累計運行40000余小時，機組左右排氣匯管溫度在730℃左右。外輸機排氣管頻頻出現裂紋，導致冷卻水系統滲水及竄氣，污染冷卻水導致結垢及腐蝕，影響冷卻效果造成發動機局部過熱，機組自動停機保護無法正常運行。
2、故障歷史
2.1 故障統計
經統計，投產至今因排氣管裂紋滲水共計更換排氣管14個，排氣管裂紋主要集中在排氣管內部夾套層。經了解該機型在其它現場使用情況亦不理想，存在同樣問題，故障率較高。
2.2 裂紋的危害
（1）當排氣管夾套內部出現裂紋后，機組停機時冷卻水壓力大于缸內壓力，冷卻水經裂紋處滲漏到動力缸氣門，經動力缸缸壁流入曲軸箱污染潤滑油，造成設備潤滑不良，易導致設備事故；
（2）當排氣管夾套內部出現裂紋后，機組運行時冷卻水壓力小于缸內壓力，廢氣經裂紋處竄入冷卻水系統，造成冷卻水箱溢水，液位低故障自動停機。
3 、原因分析
3.1 受熱膨脹不均
當機組剛啟動時排氣管溫度瞬間達到700℃左右，而此時排氣管內冷卻水溫度卻只有20℃左右，這就造成了排氣管的不均勻膨脹。而且排氣管本身的設計就是近似弧形，當排氣管由于膨脹不均時，在兩堵頭間形成應力集中。隨著機組運行時間的增加，在此位置產生疲勞損壞，導致裂紋出現。
3.2 超溫工作環境
目前，機組左右排氣管溫度均在730℃以上，而排氣管z*高允許排溫為673℃。當機組氧含量探頭工作不正常時，步進電機就會增大燃氣供應量，當燃氣達到一定量時，機組會發出富燃報警甚至敲震停機。富燃會導致動力缸排氣溫度高使排氣管長期處于超溫工作狀態，而敲震則會加劇排氣管壽命降低。
3.3 排氣管設計缺陷
排氣管設計缺陷，夾套層壁厚不足強度低，薄弱處出現裂紋；且排氣管中主、次水道的進水通徑相差較大，易導致排氣管受熱不均。
4 、預防及控制措施
針對以上原因，我們要從管理方面和技術方面著手去預防排氣管裂紋的出現。
4.1 管理方面
（1）機組起機后，低轉速運行一段時間暖機，避免排氣管受熱不均；
（2）機組提轉速及加載時不要過快，緩慢提升；
（3）手動調節混合閥開度，控制進缸混合氣量；
（4）加強對氧含量探頭工作狀況的監控，若發現工作不正常，及時對其打磨清理或更換，保持探頭時刻處于正常工作狀態；
（5）針對發動機排氣管處加強巡檢，采取監控水箱液位變化等預防措施；
（6）加強機組故障處理的組織工作，盡量縮短故障處理時間；
（7）排氣管（非易損件）儲備不足，設備配件定額儲備，管理需進一步提升。
4.2 技術方面
（1）針對排氣管裂紋滲水，改進操作規程，增加啟動機組前對動力缸進行吹掃的操作步驟，及時發現排氣管有無漏水現象；
（2）定期檢測和檢查機組防凍液，防止發生水道堵塞現象，機組正常運行時采取定期排氣、監控水箱液位變化等預防措施；
（3）每月對動力缸溫度、夾套水溫度等進行參數動態分析，發現異常及時進行預知性維修；
（4）經與廠家技術人員溝通，該排氣管存在設計缺陷（該型號發動機在國內其它現場均出現排氣管裂紋故障），廠家目前已改進設計；
（5）購買改進后的排氣管進行更換及備件儲備。
5 、結束語
從以上分析可以看出，排氣管裂紋的出現是由多方面原因造成，排氣匯管的夾套層壁厚不足、強度低，且排氣管長期處于超溫狀態，在應力集中處容易產生疲勞損壞，產生裂紋。在以后的檢修工作中要加強對此部位的檢驗，確保機組平穩運行。
參考文獻
[1] Hanlon Paul C.壓縮機手冊[M].北京:中國石化出版社， 2003.
[2] 郁永章.容積式壓縮機技術手冊[M].北京:機械工業出版社， 2000.
[3] 林梅，孫嗣瑩 .《活塞式壓縮機原理》[M].北京：機械工 業出版社，1987.
[4] 王迪生，楊樂之.《活塞式壓縮機結構》[M].北京機械工 業出版社，1990.
[5] 張勇.打造瓦克夏發動機在塔里木油田的高效運行現場[Z]. 2009.
作者簡介：
郭宗軻，男，河南周口人，2013年畢業于新疆大學資源勘查工程專業,畢業至今就職于中石油塔里木油田公司天然氣事業部，現擔任注氣站HSE助理工程師一職，從事壓縮機運行維護安全工作。
來源：■文/中國石油塔里木油田分公司天然氣事業部 郭宗軻 張勇 常記佳 王子輝 鄢運德
1、前言
【壓縮機網】牙哈外輸氣機組是從美國HANOVER公司引進，用于向西氣東輸供氣。單機排量200萬方/天，機組配用天然氣發動機是WUAKESHA公司目前在控制上比較先進的機型，也是油田引進機組技術含量較高的壓縮機，其點火、空燃比控制等系統，應用了先進的模塊技術，通過ESM（Engine system manage）來自動控制。該機還采用了稀薄燃燒技術，對于節約能源、降低廢氣排放行之有效。
該機組自2006年1月投入使用至今，單臺機組已累計運行40000余小時，機組左右排氣匯管溫度在730℃左右。外輸機排氣管頻頻出現裂紋，導致冷卻水系統滲水及竄氣，污染冷卻水導致結垢及腐蝕，影響冷卻效果造成發動機局部過熱，機組自動停機保護無法正常運行。
2、故障歷史
2.1 故障統計
經統計，投產至今因排氣管裂紋滲水共計更換排氣管14個，排氣管裂紋主要集中在排氣管內部夾套層。經了解該機型在其它現場使用情況亦不理想，存在同樣問題，故障率較高。
2.2 裂紋的危害
（1）當排氣管夾套內部出現裂紋后，機組停機時冷卻水壓力大于缸內壓力，冷卻水經裂紋處滲漏到動力缸氣門，經動力缸缸壁流入曲軸箱污染潤滑油，造成設備潤滑不良，易導致設備事故；
（2）當排氣管夾套內部出現裂紋后，機組運行時冷卻水壓力小于缸內壓力，廢氣經裂紋處竄入冷卻水系統，造成冷卻水箱溢水，液位低故障自動停機。
3 、原因分析
3.1 受熱膨脹不均
當機組剛啟動時排氣管溫度瞬間達到700℃左右，而此時排氣管內冷卻水溫度卻只有20℃左右，這就造成了排氣管的不均勻膨脹。而且排氣管本身的設計就是近似弧形，當排氣管由于膨脹不均時，在兩堵頭間形成應力集中。隨著機組運行時間的增加，在此位置產生疲勞損壞，導致裂紋出現。
3.2 超溫工作環境
目前，機組左右排氣管溫度均在730℃以上，而排氣管z*高允許排溫為673℃。當機組氧含量探頭工作不正常時，步進電機就會增大燃氣供應量，當燃氣達到一定量時，機組會發出富燃報警甚至敲震停機。富燃會導致動力缸排氣溫度高使排氣管長期處于超溫工作狀態，而敲震則會加劇排氣管壽命降低。
3.3 排氣管設計缺陷
排氣管設計缺陷，夾套層壁厚不足強度低，薄弱處出現裂紋；且排氣管中主、次水道的進水通徑相差較大，易導致排氣管受熱不均。
4 、預防及控制措施
針對以上原因，我們要從管理方面和技術方面著手去預防排氣管裂紋的出現。
4.1 管理方面
（1）機組起機后，低轉速運行一段時間暖機，避免排氣管受熱不均；
（2）機組提轉速及加載時不要過快，緩慢提升；
（3）手動調節混合閥開度，控制進缸混合氣量；
（4）加強對氧含量探頭工作狀況的監控，若發現工作不正常，及時對其打磨清理或更換，保持探頭時刻處于正常工作狀態；
（5）針對發動機排氣管處加強巡檢，采取監控水箱液位變化等預防措施；
（6）加強機組故障處理的組織工作，盡量縮短故障處理時間；
（7）排氣管（非易損件）儲備不足，設備配件定額儲備，管理需進一步提升。
4.2 技術方面
（1）針對排氣管裂紋滲水，改進操作規程，增加啟動機組前對動力缸進行吹掃的操作步驟，及時發現排氣管有無漏水現象；
（2）定期檢測和檢查機組防凍液，防止發生水道堵塞現象，機組正常運行時采取定期排氣、監控水箱液位變化等預防措施；
（3）每月對動力缸溫度、夾套水溫度等進行參數動態分析，發現異常及時進行預知性維修；
（4）經與廠家技術人員溝通，該排氣管存在設計缺陷（該型號發動機在國內其它現場均出現排氣管裂紋故障），廠家目前已改進設計；
（5）購買改進后的排氣管進行更換及備件儲備。
5 、結束語
從以上分析可以看出，排氣管裂紋的出現是由多方面原因造成，排氣匯管的夾套層壁厚不足、強度低，且排氣管長期處于超溫狀態，在應力集中處容易產生疲勞損壞，產生裂紋。在以后的檢修工作中要加強對此部位的檢驗，確保機組平穩運行。
參考文獻
[1] Hanlon Paul C.壓縮機手冊[M].北京:中國石化出版社， 2003.
[2] 郁永章.容積式壓縮機技術手冊[M].北京:機械工業出版社， 2000.
[3] 林梅，孫嗣瑩 .《活塞式壓縮機原理》[M].北京：機械工 業出版社，1987.
[4] 王迪生，楊樂之.《活塞式壓縮機結構》[M].北京機械工 業出版社，1990.
[5] 張勇.打造瓦克夏發動機在塔里木油田的高效運行現場[Z]. 2009.
作者簡介：
郭宗軻，男，河南周口人，2013年畢業于新疆大學資源勘查工程專業,畢業至今就職于中石油塔里木油田公司天然氣事業部，現擔任注氣站HSE助理工程師一職，從事壓縮機運行維護安全工作。
來源：■文/中國石油塔里木油田分公司天然氣事業部 郭宗軻 張勇 常記佳 王子輝 鄢運德
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