论文部分内容阅读
摘?要 本文主要对中原油田天然气产销厂ZTY310压缩机组动力缸内壁出现点坑问题进行分析，通过查阅相关资料与现场分析，得出了动力缸内壁出现点坑的主要原因。结合生产实际情况提出天然气增压机组及配套设施安全运行的建议，以提高增压设备的完好性。
关键词 压缩机组；动力缸；点坑成因；预防措施
中图分类号 TN914 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）112-0114-01
中原油田文23气田天然气脱水站的两台成都压缩机厂生产的ZTY310H7”×4"天然气压缩机组于2005年10月投产。截止2011年8月30日两台机组均以运行34000小时以上。为了机组的安全运行，于2011年8月31日对压缩机组进行大修。
2011年8月31日对中原油田天然气脱水站1号机组进行大修前预检工作时，发现动力二缸气缸镜面的镀层一些点坑存在。这些点坑分布在动力二缸镜面5：00至7：00的位置，形状呈不规则多边形，大小不一，因点坑形状不规则且过小无法利用现有量具对点坑深度进行测量，但用手触摸明显有凹坑感；同时还发现有少量的小眼。在6：00位置左右有轻微的拉伤痕迹。随即，维修人员对二号机组的动力缸也进行了检查，检查结果是：动力二缸内壁也存在着点坑，其分布状况和形状与一号机大致相同。
1 动力缸工作原理
天然气脱水站ZTY310机组为成都天然气压缩机厂生产的整体式压缩机组。该压缩机组动力部分是一个典型的二冲程燃气发动机，曲轴每旋转一周动力活塞就有一个作功冲程。活塞向气缸头运动过程中，活塞首先关闭吸入口，然后关闭排出口，封住从喷射阀进入的燃料气与从空气的混合物，在接近压缩冲程的末了由火花塞点火燃烧，燃烧产生燃烧气压力、温度升高迫使活塞向曲柄方向运动，直到活塞运动到排气口，将燃烧废气排出。当活塞进一步向曲柄方向运动时进气口打开，压缩冲程中进入活塞后部具有一定的压力的空气成扫气泵，在此压力下，新鲜的空气由进气口进入活塞头部空腔，并吹扫残留在缸内的废气。
2 点坑形成原因分析
动力缸点坑主要形成于5：00至7：00的位置，其他位置成零星分布。经分析：这是由于动力缸内壁5：00至7：00的区域由于磨损造成动力缸镀层变薄，强度降低。造成动力缸异常磨损的原因有以下几种情况：1）动力缸活塞环在重力作用下，造成的接触磨损；2）润滑油注入量不够，润滑效果不理想造成气缸壁与活塞环的干磨擦；3）燃料气气质内的动力缸内积碳的聚集造成动力活塞；4）空气过滤系统效果差，造成的固体颗粒进入气缸的异常磨损。
2.1 动力缸接触磨损原因分析
动力缸活塞环在重力作用下，造成的接触磨损，且动力二缸内壁镜面5：00至7：00的位置有轻微的拉伤，用手进行触摸有凸凹感。从现场测量数据看，动力缸垂直方向的直径为381.03 mm，水平方向上的直径为380.99 mm，垂直方向上比水平方向上的直径大0.04 mm。动力缸两侧润滑油孔周围镜面平整、光滑。
2.2 润滑原因分析
动力缸燃烧室温度较高，高温使润滑油的粘度大大降低，不易形成油膜，在高温状态下的气缸内壁的油膜还可能被烧掉，形成积碳，造成气缸燃烧室内壁与活塞环之间的干摩擦。从图一看出，在动力缸内壁的三个注油点（上、左、右）位置润滑较好，内壁光亮，其余位置润滑不好。主要是由于动力缸内的异常物质使得内壁粗糙，阻力增大，三个注油点的润滑油不易被动力活塞环刮到其他位置，导致磨擦阻力大，形成异常磨损。
2.3 燃料气原因分析
机组2005年投运初期使用的是文23气田气井气气，经过脱水净化后作为压缩机组的燃料气和工艺气。随着中原油田天然气产销厂天然气事业的发展，压缩机组的燃料气逐渐由自产气转换为外来气，天然气的组分也在逐渐的发生变化，甲烷含量逐年下降，乙、丙、丁烷含量从2008年的2.2463%上升到2011年的4.1168%。
乙、丙、丁烷含量的逐年上升，这就造成燃烧室内的燃料混合气的燃烧速度变快。同时燃料气中C含量的比例增大，若需要完全燃烧就需要充足的空气参与燃烧。若不能达到过氧燃烧的标准，动力缸内就极易产生积碳，造成燃烧室体积减小。
同时，未经过深度脱水的天然气经过长距离输送，天然气中的水分子经过降温以及流态变化等因素的影响，形成饱和态的水蒸气，这些含有饱和水蒸气的天然气进入到动力缸内燃烧后，极易形成污垢，久而久之就会形成颗粒状的污垢。这部分颗粒在高温、高压和震动的作用下发生脱落，进入到动力缸下部磨损动力缸壁和动力活塞环，严重时会造成气缸壁拉伤。
2.4 空气滤清器原因分析
由于春季风沙较大，造成空滤器压差经常超过规定值。空滤器压差过大，不仅使热效率降低，而且会加剧积碳的生成和灰份沉积。沙漠式滤清器本体与滤芯接触的密封胶条由于使用时间过长，存在老化和胶条脱落情况，造成密封效果不好，从而导致空气中的尘土被吸入动力缸燃烧室，大部分粘附在气缸燃烧室内壁形成磨料磨损，且初磨时杂质棱角最锐利，增大了气缸燃烧室的磨损。
3 结论
动力缸的基体材料为灰口铸铁，其中的碳主要以石墨形式存在，相当于在钢的基体上分布着石墨，石墨作为一种非金属夹杂物，破坏了合金组织的连续性，石墨的强度比起金属来差得多，可以近似地把它看成为“微小的裂缝或空洞”。同时，灰口铸铁在铸造过程中由于其特性存在着疏松现象，这就造成动力缸基体表面存在着非连续性和非均质性，其表面的孔隙和空洞为动力缸内壁点坑的形成提供了塌陷空间。从压缩机厂提供的技术资料看，动力缸基体为灰口铸铁，内壁有0.22 mm厚的镀铬层。经过计算，可以得知0.22 mm的镀铬层被磨掉0.04 mm，镀铬层变薄，基体表面硬度降低，这为动力缸内壁塌陷创造了有力的条件。动力缸内壁在高温高压气体的连续作用下，当石墨和疏松现象产生的塌陷空间被压实，动力缸内壁点坑随即形成。
4 建议及预防措施
1）定期对气质进行检测，并根据气质检测结果及时调整机组参数，同时还应进行H2S的检测。
2）将燃料气过滤分离器滤芯检查内容加入到压缩机组年保工作量当中，年度保养时必须拆开燃料气分离器清洗及检查滤芯，对出现缺损、凹凸不平的滤芯及时进行更换。
3）加强机组用润滑油的入库化验、日常检测、储存工作。每月定期在用油品进行检测，发现异常及时进行更换。
4）在机组日常运行过程中还应注意注油器的工作状况，及时调整注油器的注油量到规定的要求，保证动力缸润滑良好。
5）建议加强压缩机组的运行检查，每季度检查动力缸内壁情况，并适当调整增大动力缸注油量。
6）建议采用更适合现场情况的整体卧式降噪型空气进气总管，压缩机空气进气量有效增加，减少积碳的形成。
参考文献
[1]宋如茂.热态时压缩机不起动故障的检修[J].家庭电子，2005，17.
关键词 压缩机组；动力缸；点坑成因；预防措施
中图分类号 TN914 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）112-0114-01
中原油田文23气田天然气脱水站的两台成都压缩机厂生产的ZTY310H7”×4"天然气压缩机组于2005年10月投产。截止2011年8月30日两台机组均以运行34000小时以上。为了机组的安全运行，于2011年8月31日对压缩机组进行大修。
2011年8月31日对中原油田天然气脱水站1号机组进行大修前预检工作时，发现动力二缸气缸镜面的镀层一些点坑存在。这些点坑分布在动力二缸镜面5：00至7：00的位置，形状呈不规则多边形，大小不一，因点坑形状不规则且过小无法利用现有量具对点坑深度进行测量，但用手触摸明显有凹坑感；同时还发现有少量的小眼。在6：00位置左右有轻微的拉伤痕迹。随即，维修人员对二号机组的动力缸也进行了检查，检查结果是：动力二缸内壁也存在着点坑，其分布状况和形状与一号机大致相同。
1 动力缸工作原理
天然气脱水站ZTY310机组为成都天然气压缩机厂生产的整体式压缩机组。该压缩机组动力部分是一个典型的二冲程燃气发动机，曲轴每旋转一周动力活塞就有一个作功冲程。活塞向气缸头运动过程中，活塞首先关闭吸入口，然后关闭排出口，封住从喷射阀进入的燃料气与从空气的混合物，在接近压缩冲程的末了由火花塞点火燃烧，燃烧产生燃烧气压力、温度升高迫使活塞向曲柄方向运动，直到活塞运动到排气口，将燃烧废气排出。当活塞进一步向曲柄方向运动时进气口打开，压缩冲程中进入活塞后部具有一定的压力的空气成扫气泵，在此压力下，新鲜的空气由进气口进入活塞头部空腔，并吹扫残留在缸内的废气。
2 点坑形成原因分析
动力缸点坑主要形成于5：00至7：00的位置，其他位置成零星分布。经分析：这是由于动力缸内壁5：00至7：00的区域由于磨损造成动力缸镀层变薄，强度降低。造成动力缸异常磨损的原因有以下几种情况：1）动力缸活塞环在重力作用下，造成的接触磨损；2）润滑油注入量不够，润滑效果不理想造成气缸壁与活塞环的干磨擦；3）燃料气气质内的动力缸内积碳的聚集造成动力活塞；4）空气过滤系统效果差，造成的固体颗粒进入气缸的异常磨损。
2.1 动力缸接触磨损原因分析
动力缸活塞环在重力作用下，造成的接触磨损，且动力二缸内壁镜面5：00至7：00的位置有轻微的拉伤，用手进行触摸有凸凹感。从现场测量数据看，动力缸垂直方向的直径为381.03 mm，水平方向上的直径为380.99 mm，垂直方向上比水平方向上的直径大0.04 mm。动力缸两侧润滑油孔周围镜面平整、光滑。
2.2 润滑原因分析
动力缸燃烧室温度较高，高温使润滑油的粘度大大降低，不易形成油膜，在高温状态下的气缸内壁的油膜还可能被烧掉，形成积碳，造成气缸燃烧室内壁与活塞环之间的干摩擦。从图一看出，在动力缸内壁的三个注油点（上、左、右）位置润滑较好，内壁光亮，其余位置润滑不好。主要是由于动力缸内的异常物质使得内壁粗糙，阻力增大，三个注油点的润滑油不易被动力活塞环刮到其他位置，导致磨擦阻力大，形成异常磨损。
2.3 燃料气原因分析
机组2005年投运初期使用的是文23气田气井气气，经过脱水净化后作为压缩机组的燃料气和工艺气。随着中原油田天然气产销厂天然气事业的发展，压缩机组的燃料气逐渐由自产气转换为外来气，天然气的组分也在逐渐的发生变化，甲烷含量逐年下降，乙、丙、丁烷含量从2008年的2.2463%上升到2011年的4.1168%。
乙、丙、丁烷含量的逐年上升，这就造成燃烧室内的燃料混合气的燃烧速度变快。同时燃料气中C含量的比例增大，若需要完全燃烧就需要充足的空气参与燃烧。若不能达到过氧燃烧的标准，动力缸内就极易产生积碳，造成燃烧室体积减小。
同时，未经过深度脱水的天然气经过长距离输送，天然气中的水分子经过降温以及流态变化等因素的影响，形成饱和态的水蒸气，这些含有饱和水蒸气的天然气进入到动力缸内燃烧后，极易形成污垢，久而久之就会形成颗粒状的污垢。这部分颗粒在高温、高压和震动的作用下发生脱落，进入到动力缸下部磨损动力缸壁和动力活塞环，严重时会造成气缸壁拉伤。
2.4 空气滤清器原因分析
由于春季风沙较大，造成空滤器压差经常超过规定值。空滤器压差过大，不仅使热效率降低，而且会加剧积碳的生成和灰份沉积。沙漠式滤清器本体与滤芯接触的密封胶条由于使用时间过长，存在老化和胶条脱落情况，造成密封效果不好，从而导致空气中的尘土被吸入动力缸燃烧室，大部分粘附在气缸燃烧室内壁形成磨料磨损，且初磨时杂质棱角最锐利，增大了气缸燃烧室的磨损。
3 结论
动力缸的基体材料为灰口铸铁，其中的碳主要以石墨形式存在，相当于在钢的基体上分布着石墨，石墨作为一种非金属夹杂物，破坏了合金组织的连续性，石墨的强度比起金属来差得多，可以近似地把它看成为“微小的裂缝或空洞”。同时，灰口铸铁在铸造过程中由于其特性存在着疏松现象，这就造成动力缸基体表面存在着非连续性和非均质性，其表面的孔隙和空洞为动力缸内壁点坑的形成提供了塌陷空间。从压缩机厂提供的技术资料看，动力缸基体为灰口铸铁，内壁有0.22 mm厚的镀铬层。经过计算，可以得知0.22 mm的镀铬层被磨掉0.04 mm，镀铬层变薄，基体表面硬度降低，这为动力缸内壁塌陷创造了有力的条件。动力缸内壁在高温高压气体的连续作用下，当石墨和疏松现象产生的塌陷空间被压实，动力缸内壁点坑随即形成。
4 建议及预防措施
1）定期对气质进行检测，并根据气质检测结果及时调整机组参数，同时还应进行H2S的检测。
2）将燃料气过滤分离器滤芯检查内容加入到压缩机组年保工作量当中，年度保养时必须拆开燃料气分离器清洗及检查滤芯，对出现缺损、凹凸不平的滤芯及时进行更换。
3）加强机组用润滑油的入库化验、日常检测、储存工作。每月定期在用油品进行检测，发现异常及时进行更换。
4）在机组日常运行过程中还应注意注油器的工作状况，及时调整注油器的注油量到规定的要求，保证动力缸润滑良好。
5）建议加强压缩机组的运行检查，每季度检查动力缸内壁情况，并适当调整增大动力缸注油量。
6）建议采用更适合现场情况的整体卧式降噪型空气进气总管，压缩机空气进气量有效增加，减少积碳的形成。
参考文献
[1]宋如茂.热态时压缩机不起动故障的检修[J].家庭电子，2005，17.