油液分析法在天然气压缩机故障诊断中的应用.doc

油液分析法在天然气压缩机故障诊断中的应用收稿日期: 2004-06-10文章编号: 1006-2971 (2004) 04-0033-03油液分析法在天然气压缩机故障诊断中的应用房建华,樊建春(1胜利油田油气集输公司,山东东营257511; 2北京石油大学机电学院,北京昌平100000)摘要:针对胜利油田油气集输公司东营压气站的4KOC天然气压缩机的结构及运行特点,设计出相应的油液分析监测诊断试验方案;分析了机组在运行状态下的主要磨损机理,建立了相应的磨粒图谱,综合评价分析了东营压气站几台试验机组的磨损状态,提出了相应的设备维护应对措施。关键词:油液分析;天然气增压机组;状态监测;故障诊断中图分类号: TH457文献标识码: B1天然气集输往复式增压机组摩擦学状态监测方法11东营压气站4KOC往复式增压机组概况胜利油田油气集输公司所属东营压气站是胜利油田天然气外输的中心枢纽,几乎所有天然气都通过该站调配,输送。现有5套4KOC天然气压缩机组, 5台机组的原动机采用卡特彼勒G399天然气引擎,工作机为英格索兰4KOCH型往复式双作用压缩机。自1988年引进投产至今已工作了16年。发动机16气缸,设计转速1000 r/min;压缩机设计为两级压缩,设计进气压力0006 MPa,级排气压力06 MPa,级排气压力20 MPa,输气量1010 m3/d。12监测试验方案根据机组结构特点及现场监测的需要,试验采用的主要诊断仪器为同时具备磨粒分析和润滑油污染变质分析功能,可在现场开展检测的DFR-型直读式旋转铁谱仪。监测试验程序如图1所示。图14KOC增压机组摩擦学状态监测系统通过油液分析来实现对设备摩擦学状态监测的一个首要前提是确定合理的取样分析规范,以确保取得具有代表性的油样。表1制定4KOC增压机组取样规范时考虑的主要因素及实际执行的规范。表14KOC取样规范项目考虑的因素理想状态实际规范取样位置最能反映当前系统摩擦副磨损速率变化各摩擦副回油出口处油槽,各摩擦元件直接回油油槽取样状态润滑油中各种成分处于均匀混合状态设备运行时,润滑系统已充分循环设备运行状态取样间隔时间不漏失任何相关的潜在故障,P-F间隔恰好能发现潜在故障依据经验取值,正常情况,500 h取样方法保证油样代表性油样取自均匀流态无任何其它污染应详细规定取样量化验各种指标所需的最低油样量50 ml,满足DFR-各指标分析13监测数据分析方法依据直读式旋转铁谱仪测定的润滑油中大、小磨粒读数DL、DS,可以定义如下几种参数来评价机器磨损程度的变化:(1)磨损烈度指数Is= (DL+DS)(DL-DS) = D2L-D2SIs对大磨粒读数的增加(反映出大磨粒数量的上升)非常敏感,对于体现机器磨损的异常变化特别有意义。(2)磨损量累积值和磨粒尺寸分布累积值(DL+DS)(DL-DS)在大磨粒读数DL占主导地位的情况下,这两个参数趋向一致,反映出机器磨损状态的恶化。(3)大磨粒百分数(PLP)和大小磨粒比率332004年第4期(总第186期)压缩机技术(RPS)PLP=DL-DSDL+DS100%RPS=DL-DSDSPLP、RPS表征了油液中大磨粒相对数量的变化,这两个参数对油液中大磨粒数量的相对增加特别敏感。在另一方面,借助铁谱显微镜对沉积在旋转铁谱片上磨损颗粒类型进行识别,确定不同类型磨粒的数量、尺寸分布和材质,可以作为判别机器的磨损机理、主要磨损部位及磨损程度的依据。24KOC往复式增压机组监测试验结果利用论文所确定的试验方案,对东营压气站的4台4KOC压缩机进行了状态监测试验。图2为2#机组的定量铁谱参数变化趋势图。从总体上来看, 2#机组的磨损水平较低,定性分析反映出的磨粒类型及数量也说明该机组处于正常磨损状态;图3为3#机组定量铁谱参数变化趋势图,图5为该机组润滑油的污染指数变化趋势图。对比来看,从3号油样后,油品中的磨粒浓度呈下降趋势,同时污染指数也呈下降趋势,显然现场进行了换油或补加新油。但油样中的大磨粒数量相对小磨粒却呈快速增加趋势,这说明尽管由于新油加入稀释了磨粒浓度,但机器实际的磨损状况并未有效改善,大磨粒相对数量的增加意味着磨损严重程度还在加剧。图4为从3#机组油样分离出来的典型磨粒形态。图22#压缩机磨损指标变化趋势图图33#压缩机磨损指标变化趋势图图43#机组油样分离出来的典型磨粒形态(下转第11页)34压缩机技术第4期器(2)被预热,然后进入装有颗粒状催化剂的转换器桶体(3)中,在转换器桶体中设有电动加热装置,它用以维持转化器净化压缩空气所必须的工作温度,这个温度一般在140170左右。当压缩空气经过转换器后,所含的碳氢化合物被这特殊的催化剂在物理化学的反应下氧化。被净化的压缩空气再经过空气预热热交换器与来自压缩机气源的气体进行热交换,既保证了将被净化的气源温度接近反应桶所要求的温度,同时已被净化气体的温度也降低了。经过ETC无油转换器后的压缩空气(5)的品质远远超过了ISO8573-1的一级标准(该标准的含油量001 mg/m3)。1压缩机2空气预热热交换器3ETC无油转换器4干燥器5净化的压缩空气6纯净水图4Eco Tec无油转换器5结论ROTORCOMP公司的ETC无油转换器,使用特殊的各相异性催化剂净化技术完全代替了传统的净化系统,使压缩空气的净化问题变的简单可靠。它工作的可靠性与超长的工作寿命(质量保证长达15000 h)和免维护的方便性使无论什么样的压缩空气均能达到ISO8573-1的一级气体标准。ETC无油转换器处理的效果和工作寿命并不受压缩机排气的含油量、工作温度和环境空气湿度的影响,可以始终在高效和无维护的情况下运行。它的研制使食品、医药及自动控制工业以及其他一些对气体质量要求严格的使用场合得到了可靠的保证。同时这种处理方法不仅保护了环境,也节约了传统的空气处理维护费用,它完全综合了目前国内市场所使用的C级、T级、A级和H级4级过滤净化的作用,因此是空气净化领域中的一项创新,也是必然的发展方向。参考文献:1康定睦,压缩空气的净化与净化设备的选择J.压缩机技术, 1995, (3).2王祖温,孙威春,马卫东.压缩空气净化系统J.液压与气动, 1996, (1).3Zettl, Revolution in Oilfree Compressor Air Production, Inter-national Innovation Meeting 200456, Germany4Jochen Browa, Technical Realisation Product Line ETC, Inter-national Innovation Meeting 200456, Germany(上接34页)图53#压缩机油样的污染指数变化趋势3#机组油样中存在较多大尺寸的异常磨损颗粒,特别是非铁磁性的切削磨损颗粒数量十分可观,可以判断这类磨粒主要来源于滑动轴承的磨损。据此可以推断, 3#机组的轴瓦磨损值得特别关注。依据3#机组监测结果,现场进行了拆机检查,实际情况表明,该机组的主轴瓦已经被严重拉伤。3结论(1)试验研究表明, 4KOC往复式增压机组的主要监测指标及数据分析方法对于反映往复式增压机组的摩擦学状态变化是有效的; (2)依据所提出往复式增压机组摩擦学状态监测方案,对东营压气站的4台4KOC压缩机组开展状态监测试验,及时诊断出3#压缩机轴瓦磨损的异常变化,防止了该机组严重设备事故的发生; (3)东营压气站3#往复式增压机组的故障诊断实例再次证明,铁谱分析同样适合于对轴瓦等以有色金属磨损为主要特征的摩擦元件,它在确定往复式增压机组关键摩擦副的磨损机理方面有着独特的敏感性。参考文献:1张来斌,王朝晖,张喜廷,樊建春,等.机械设备故障诊断技术及方法M.北京:石油工业出版社.2杨其