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油田注氮壓縮機應用故障維修實例

    【壓縮機網】1、制氮裝置的高壓氮氣壓縮機修理
 
  1998年8月,天津梅塞爾氣體工程公司第一臺用于油田井下注氮裝置的氮氣壓縮機組在遼河油田注氮現場出現故障。該裝置由兩個底架組成。一個底架上裝有膜式制氮裝置和進口螺桿空氣壓縮機;另一個底架上裝有某知名公司的小型4列4級活塞式對稱平衡氮氣壓縮機組。
 
  該壓縮機組配有康明斯300馬力柴油機,柴油機軸伸裝有蛇形彈簧聯軸器,與氮氣壓縮機軸連接。由于聯軸器故障使該裝置癱瘓,不能正常工作,被迫停用。若不能得到修復,整個裝置面臨失敗的風險。
 
  該公司總經理親自開車到濰坊找到筆者所在公司,請技術人員幫助解決問題。當時,有能力解決此問題的人真不多。公司領導找到筆者,希望幫助其修理該壓縮機,筆者應承了此事。但對壓縮機配置和故障情況若明若暗,只能聽天津人員口述做一些技術準備。
 
  隨后,到天津梅塞爾氣體工程公司,會同原工作人員赴遼河油田現場檢查該機情況。經檢查,確定是聯軸器故障,不能開機。天津工作人員拆開聯軸器,發現蛇形彈簧已斷裂。
 
  令筆者犯難的是此蛇形彈簧聯軸器是德國產品。要通過該品牌國內公司與德國公司聯系購買,再由德方空運到天津,蛇形彈簧才能達到遼河油田現場。當時天津梅塞爾氣體工程公司有一臺11吋筆記本電腦,筆者上網查詢蛇形彈簧聯軸器,好不容易找到沈陽有一家工廠生產該類型的蛇形彈簧。天津工作人員帶著斷裂的蛇形彈簧立即赴沈陽聯系核對型號,并購買新的蛇形彈簧。還算不錯,他們購回了同型號的蛇形彈簧。
 
  在他們赴沈陽期間,筆者在現場分析蛇形彈簧斷裂的原因。發現柴油機與壓縮機軸不同心,經測量其不同軸度竟達3mm之多,難怪聯軸器蛇形彈簧斷裂。
 
  要使壓縮機和柴油機能夠穩定工作,必須把不同軸度調到允許范圍內。該公司壓縮機和康明斯柴油機分別固定在同一個鋼制底座上。壓縮機的位置不容易調整,因為壓縮機4級共8條進排氣管道不易調整。因此只能調整柴油機軸的高度和側向位移而解決。筆者用兩個磁鐵壓力表座和兩個千分表固定在壓縮機軸上,同時測量柴油機軸對壓縮機軸的高度偏差和傾斜偏差。通過調整柴油機位置,使兩機不同軸度調到允許范圍內。把康明斯柴油機底角的墊片全部抽掉,也才使不同軸度從3mm降為0.15mm。再要調低柴油機軸線,須磨削鋼制底座或調高壓縮機曲軸箱,這么做的話,工作量太大。筆者在網上查閱了轉子蛇形彈簧聯軸器的允許軸向和徑向偏差,發現0.15mm的軸向和徑向偏差對此型號的蛇形彈簧聯軸器是允許的。
 
  在調整妥柴油機和壓縮機聯軸器許可偏差的基礎上裝好聯軸器,經盤車檢查,空載檢查,覺得沒問題時,才開動柴油機壓縮機裝置。這臺進口的柴油機壓縮機組因聯軸器故障停車的壓縮機組終獲試車成功,可以正常工作。
 
  當時筆者對該公司壓縮機與康明斯柴油機不同軸度達3mm感到不解。這種65~95mm聯軸器的徑向位移不允許大于0.2mm,軸向位移一般不大于±0.3mm,角位移一般不大于0.003弧度。在修理該機組時,把該聯軸器的位移調整到允許的范圍內。
 
  由于1985年筆者在青島召開的山東與德國巴伐利亞洲展覽會上,看到CMD Couplings的蛇形彈簧聯軸器和膜片式聯軸器。因為那時國內沒有這種聯軸器,就比較詳細的了解過這種聯軸器,想把這種聯軸器用在產品設計上。
 
  為了進一步了解該壓縮機,筆者找人翻譯了該公司壓縮機的使用說明書,發現16處明顯錯誤,本想在網上發給該公司壓縮機事業部提醒他們糾正。后來想到:何必給人家技術人員找麻煩呢?也就算了,不提了。要知道該知名品牌壓縮機公司的實力可是非常強,他們生產各種活塞、螺桿、離心、隔膜壓縮機和各種特殊介質的高壓,就連國內一家大型的螺桿壓縮機公司也購買該公司的主機。
 
  1999年8月中德合資天津梅塞爾氣體工程公司聘筆者擔任技術總監。主要研制油田用膜制氮裝置,該裝置主要用于稠油開采和欠平衡鉆井,其主要設備皆從美國進口,壓縮機主要用該知名公司的產品。包括壓縮機,柴油機、儀表、門及管件訂貨的技術協議或技術規格單皆由筆者領導的技術科做。裝置的改進也由本人負責研究和指導研究。在任期內,為公司完成了計算機輔助設計系統的建立,包括選擇購進硬件和軟件,培訓技術人員,建立標準系統和生產技術管理文件系統。改進了壓縮空氣凈化系統和部分吸附過濾設備,使裝置的可靠性得以很大提高,并完成3種新裝置的設計。
 
  2、高彈性橡膠聯軸器
 
  與上述蛇形彈簧聯軸器不同的是一種特殊的高彈性橡膠聯軸器。
 
  由于筆者是原單位善于創新的設計人員,對聯軸器做過一些創新應用。1982年,在直聯傳動空氣壓縮機上,首先改革創新使用高彈性橡膠聯軸器。
 
  當時無錫船用減震器廠有一款高彈性橡膠聯軸器,在國內是唯一的。他們這種聯軸器主要供船用柴油機的聯接。必須成對使用,這種聯軸器有過載保護爪,其軸向和徑向位移的許可值很大(一般3mm左右),特別適合直聯傳動。筆者在直聯空氣壓縮機上嘗試過使用這種聯軸器。
 
  與無錫船用減震器廠的技術科人員進行交流,由于為了使空氣壓縮機與電動機的軸向尺寸受限,要求此聯軸器的軸向尺寸要小,不成對使用。而且空氣壓縮機需要一定的轉動慣量,筆者就專門設計了一個飛輪,把單片高彈性橡膠聯軸器裝在飛輪內部,必須選用一個較大的高彈性體,套在電動機軸套上。這樣電動機和空氣壓縮機可以聯接在一起,松開螺絲,又可以脫開。筆者把設計方案拿到無錫,與該廠的技術科人員交流,得到他們的認可。其實他們也沒有這么應用過,他們的產品規格并無這種應用。
 
  筆者原單位的油田高壓注水設計人員也跟著學會了這種高彈性橡膠聯軸器的設計方法,在高壓注水泵上采用這種設計。這種聯軸器使用了多年,竟沒有發現過故障。
 
  上世紀末,無錫船用減震器廠搬到上海,以后又與GKN Stromag合作,生產全系列高彈性橡膠聯軸器,其產品曾用于德萊塞大型氮氫壓縮機與汽輪機減速機的聯接,適合需要大轉動慣量的大型活塞壓縮機使用。在此方面,作者的設計明顯走在前面。
 
  3、高性能冷干機
 
  在生產注氮設備過程中,筆者發現該注氮裝置的空氣壓縮機分別從瑞典和德國進口,所配的冷凍干燥機均是國內配套,由于國產冷干機出氣質量達不到預先設定的要求,致使從美國高價進口的膜組進水而失效。
 
  筆者根據多年的冷干機研制經驗,確認該冷干機所處理的壓縮空氣在與制冷工質熱交換后處在低溫狀態(3~5℃)時,壓縮空氣所含的氣相油大部分液化,變成水霧和油霧。此時冷壓縮空氣的冷凝水霧和油霧極易用0.1μm級的過濾器除掉。而一般的冷干機在此只設置一個普通濾網,大量的油霧水霧得不到有效攔截。當未經有效攔截油氣的壓縮空氣冷量回收后(制冷工質被冷卻,壓縮空氣溫度升高),含在壓縮空氣中未被攔截的油霧水霧又被加熱,以氣相狀態隨壓縮空氣輸出,導致壓縮空氣質量過低。
 
  筆者要求配套的冷干機公司為天津梅塞爾氣體工程公司生產的冷干機在壓縮空氣低溫狀態增加一個0.1μm的過濾器,此舉大大改善了冷干機的出氣質量,從而延長了制氮膜組的壽命。
 
  無獨有偶,一年后梅塞爾公司為了進一步提高膜組壽命,感覺國產冷干機可靠性還是不理想,遂改為從美國進口冷干機。
 
  當進口的冷干機到貨后,筆者想看看該冷干機有什么高招。打開進口冷干機的柜門觀察,有趣的是,第一眼看到的是購入的冷干機在兩個熱交換器中間配有精密過濾器,此物與筆者的做法相同,在此處配置了一個0.1μm級的過濾器。
 
  真是所見略同,就是說筆者要求國產冷干機配置0.1μm級的過濾器,美國冷干機也已配置。而國內的冷干機在此仍然停留在先前的狀態。
 
  4、H型鋼壓縮機底座
 
  1999年,天津公司進口了某品牌高壓氮氣壓縮機組,筆者發現其共用底座特殊,他們使用的是一種H型鋼。當時,國內的外資和中外合資壓縮機公司都在使用沖切機和數控折彎機制作螺桿壓縮機底座。筆者建議公司也采用H型鋼制作高壓氮氣壓縮機組底座。
 
  可是,國內當時就鞍鋼的一家鋼廠有H型鋼,而且用戶不多。筆者查閱了有關H型鋼的國家標準,希望能從鞍鋼的鋼廠訂貨,遂與該鋼廠聯系。這家鋼廠沒有存貨,需我們訂貨,當時我們提出最小量訂貨,對方允許以3噸量簽訂合同,我方同意簽訂合同。一個月后,該鋼廠才用汽車把我公司所定規格的3噸H型鋼送到天津??梢?,當時國內沒有多少單位或人員知道這種H型鋼,當時使用H型鋼的單位確實也不多。
 
  有了H型鋼,我們就很容易生產出輕巧、剛性好的注氮壓縮機組所需的底座。筆者使用H型鋼制作壓縮機底座,在國內是較早的。
 
  后來,隨著各種高層建筑對H型鋼的需求急劇增大,國內好幾個鋼廠也陸續生產各種型號的H型鋼?,F在,到處都可以買到H型鋼,與1999年的情況大不相同。

來源:本站原創

標簽: 維修實例壓縮機油田  

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