1、引言
【壓縮機網】牙哈注氣站作為塔里木油田公司天然氣事業部設備管理、運行、維護的專業化站隊，現管理7臺16SGT/MH66高壓壓注氣縮機組。該機組自2000年投運，現在已運行17年有余，其附屬設備，負責水冷系統的空冷器型號為AXC108-2Z。
由于長期的運行導致機組和空冷器老化嚴重，自2010年開始，設備運行過程中冷卻水溫度開始逐步升高，尤其進入夏季，機組由于高溫導致的報警，甚至停機故障頻發。為提高空冷器冷卻效果，降低壓縮機夾套溫度，注氣站在深入研究和試驗的基礎上，提出了對空冷器翅片管進行沖洗的方法，提高空冷效率。
2、冷卻水系統運行現狀調查
圖1為2013～2016年該類型機組因夾套水溫度高報警、停機次數統計柱狀圖。從圖中可以看出，此4年間，機組年均因夾套水溫度高所導致的報警高達136.75次，停機35次。
3、夾套水溫高原因分析及判斷措施
圖2為該類型機組夾套水流程。從圖中分析得出，夾套水冷卻系統中，對冷卻水溫度影響最大的因素主要有3方面：
（1）機身運行溫度，由于夾套水主要對機身夾套進行全面冷卻，若機身溫度過高，則夾套水溫度也隨之升高；
（3）空冷器性能，空冷器性能越高，夾套水溫越低。
針對以上3大因素，注氣站技術人員分別制定針對性排查和原因分析措施：
（1）檢查機組運行情況，包括發動機燃氣成分，壓縮機進氣壓力，排氣壓力，壓縮比等參數，發現影響機身溫度的各項參數均在正常范圍之內；
（2）在恒溫閥進入夾套水泵這一流程出口處加裝盲板，隔斷此流程，使恒溫閥處于全開狀態，冷卻水全部進入空冷器進行冷卻，之后觀察夾套水溫，無明顯變化；
（3）檢查空冷器電機電流，風扇葉片角度，百葉窗角度等空冷器運行狀況，均未發現問題。
經過以上排查后，注氣站最終將焦點聚集到空冷器翅片管上，初步懷疑翅片管束內部嚴重結垢，導致冷卻水通行不暢，流量減小，影響空冷器的冷卻效果。
為做到有的放矢，技術人員對管束內部結垢成分進行了分析，初步判定垢物主要由3部分組成：
（1）潤滑油，機組運行時間超過16年，在機組保養，維修，換水過程中，因操作不當可能使冷卻水中帶上潤滑油，油液進入翅片管束，附著在管壁內部；
（2）砂礫（主要成分碳酸鈣等沉淀物），機組所處地區風沙天氣較多，冷卻水管線有滲漏縫隙等問題時，砂礫可能進入管束。另外，機組所使用防凍液長久未更換，可能因變質等原因形成碳酸鈣等雜質；
（3）鐵銹，冷卻水管線材質為碳鋼，機組檢修，冷卻水更換過程中，空氣會進入冷卻水管線，造成管線內部銹蝕。
4、空冷器翅片管束清潔方案實施過程
翅片管束清潔主要分為6步實施，具體過程如下：
（1）清潔液選型
對管束內部進行清潔，最重要的是確定清潔液的類型，有3種清潔液可供選擇，其各自優缺點如下分析：（a）軟水，成本較低，對設備無損傷風險，但與潤滑油，砂礫，鐵銹間都無反應，只能通過壓力沖擊對管束進行清潔；（b）防凍液，成本較高，對設備無損傷風險，同樣與管束內垢物均無反應，只能通過壓力沖擊對管束進行清潔；（c）酸性專用除垢劑，成本中等，與砂礫，鐵銹均有化學反應，除壓力沖擊外，能夠對管束內部進行化學清潔，但翅片管主體成分為碳鋼，酸液可能會對管壁內部造成一定腐蝕，影響設備運行的本質安全。
技術小組在查閱了相關資料，在油田公司內進行同類型問題咨詢和討論后，了解到油田其它壓縮機管理隊伍曾使用軟水對翅片管束內部進行過沖洗，但效果不明顯，在綜合對比三者優缺點后，決定本次采用酸性除垢劑清潔管束。
（2）除垢劑選型
除垢劑除具有酸性外，還需具備以下特點：（a）使用方便，簡單，易操作；（b）無毒無害，人員僅需簡單保護便能作業；（c）活性高效，最好是工業專用除垢劑，有參照標準或使用經驗；（d）成本低，總費用控制在1000元以下。在綜合比對市場上各種除垢劑性能后，本次管束清潔采用烏魯木齊聯昊密封材料有限公司所生產的專用除垢劑，型號為LH-JAG100。
（3）除垢劑試用
為防止本次酸化清洗對管束內壁造成不可逆損傷，需先對除垢劑進行試用。具體做法為：（a）按照使用說明，以質量比1∶9將除垢劑與軟水混合；（b）測試PH值，調節除垢劑與軟水質量比，將PH值固定在3左右（除垢劑廠家所提供的經驗值）；（c）選用與夾套水管線內壁同等材質生銹圓鋼，與試液反應；分別觀察圓鋼4h、8h、16h、22h反應情況（16h后表面不再變化）。
圖3為試驗圓鋼與試劑反應22h后的表面情況，從圖可以看出，在現有試劑條件下，圓鋼表面銹蝕等垢物清潔較為徹底，但對管件的腐蝕并不高，在可控范圍內。
（4）作業前準備
主要包括以下方面：（a）結合機組日常加注冷卻水量，估算所需總的除垢試劑總量；（b）按照試用說明要求，對作業人員做好勞保防護；（c）對夾套水流程進行隔離上鎖加盲板，并確定除垢劑接入和排出的位置。
（5）清洗作業過程
具體步驟如下：（a）從接入口接入試劑，觀察排水口水流情況，待排水口有水流流出并穩定后，關閉排水口，繼續通入試劑，直到管束內充滿試劑；（b）靜置4h（從之前試驗結果看，4h反應較為充分，且對試驗圓鋼腐蝕最小），使試劑與管線內壁垢物充分反應；（c）使用濾網觀察沖洗除垢試劑的過濾情況；（d）反復多次對濾網進行沖洗清潔，期間繼續對管線進行酸洗，直到除垢試液不再有雜質產生。
清洗過后，試劑表面漂浮著大量的油狀液體，同時試劑本身也變得十分渾濁。在作業的過程中，濾網多次出現因垢物過多導致堵塞的問題出現。以上現象說明翅片管束內部大量垢物經試劑沖洗被帶出，沖洗翅片管達到預期效果。
（6）流程恢復及后期處理
采用除垢試劑清潔作業完成后，在對流程恢復之前，需用潔凈軟水對空冷器管束進行連續沖洗，將管束內部酸性除垢試劑沖洗干凈，此過程中，全程可用pH檢測設備進行檢測，待沖洗出的軟水pH值恢復至中性即可。
5、清洗效果
圖4為7臺注氣機組空冷器翅片管管束清潔前后夾套水運行溫度統計情況（在同等運行工況下）。從圖中可以看出，清洗后，各機組夾套水溫均有不同程度下降，效果最好的3#機組溫度下降達10℃，7臺機組溫度下降均值為3.87℃，本次空冷器管束清洗效果十分明顯。
6、結語
大型壓縮機組在長時間運行后，都會因冷卻水系統冷卻效果下降導致水溫升高，導致機組頻繁報警甚至停機問題出現，而其中很大部分原因是空冷器冷卻效果下降所致。本文采用專項除垢劑對空冷器翅片管管束進行清潔，極大程度上提高了空冷器冷卻效果，降低了冷卻水溫度，對同類型設備運維具有重要的借鑒作用。
參考文獻
[1] 楊春社.壓縮機空冷器技術改造[J].設備管理與維修，2015，（S2）.
[2] 王明禮.一種安全快捷的壓縮機空冷器管束現場堵漏技術[J].安全、健康和環境，2011，（1）.
[3] 張波.空冷器的技術改造[J].硅谷，2012，（2）.
[4] 常小虎.雅克拉集氣處理站穩定氣壓縮機空冷器變頻改造[J].中外能源，2013，（5）.
[5] 田億峰.MPSS-4型撬裝天然氣壓縮機空冷器的修復[J].中國化工裝備，2001，（4）
【壓縮機網】牙哈注氣站作為塔里木油田公司天然氣事業部設備管理、運行、維護的專業化站隊，現管理7臺16SGT/MH66高壓壓注氣縮機組。該機組自2000年投運，現在已運行17年有余，其附屬設備，負責水冷系統的空冷器型號為AXC108-2Z。
由于長期的運行導致機組和空冷器老化嚴重，自2010年開始，設備運行過程中冷卻水溫度開始逐步升高，尤其進入夏季，機組由于高溫導致的報警，甚至停機故障頻發。為提高空冷器冷卻效果，降低壓縮機夾套溫度，注氣站在深入研究和試驗的基礎上，提出了對空冷器翅片管進行沖洗的方法，提高空冷效率。
2、冷卻水系統運行現狀調查
圖1為2013～2016年該類型機組因夾套水溫度高報警、停機次數統計柱狀圖。從圖中可以看出，此4年間，機組年均因夾套水溫度高所導致的報警高達136.75次，停機35次。
3、夾套水溫高原因分析及判斷措施
圖2為該類型機組夾套水流程。從圖中分析得出，夾套水冷卻系統中，對冷卻水溫度影響最大的因素主要有3方面：
（1）機身運行溫度，由于夾套水主要對機身夾套進行全面冷卻，若機身溫度過高，則夾套水溫度也隨之升高；
（3）空冷器性能，空冷器性能越高，夾套水溫越低。
針對以上3大因素，注氣站技術人員分別制定針對性排查和原因分析措施：
（1）檢查機組運行情況，包括發動機燃氣成分，壓縮機進氣壓力，排氣壓力，壓縮比等參數，發現影響機身溫度的各項參數均在正常范圍之內；
（2）在恒溫閥進入夾套水泵這一流程出口處加裝盲板，隔斷此流程，使恒溫閥處于全開狀態，冷卻水全部進入空冷器進行冷卻，之后觀察夾套水溫，無明顯變化；
（3）檢查空冷器電機電流，風扇葉片角度，百葉窗角度等空冷器運行狀況，均未發現問題。
經過以上排查后，注氣站最終將焦點聚集到空冷器翅片管上，初步懷疑翅片管束內部嚴重結垢，導致冷卻水通行不暢，流量減小，影響空冷器的冷卻效果。
為做到有的放矢，技術人員對管束內部結垢成分進行了分析，初步判定垢物主要由3部分組成：
（1）潤滑油，機組運行時間超過16年，在機組保養，維修，換水過程中，因操作不當可能使冷卻水中帶上潤滑油，油液進入翅片管束，附著在管壁內部；
（2）砂礫（主要成分碳酸鈣等沉淀物），機組所處地區風沙天氣較多，冷卻水管線有滲漏縫隙等問題時，砂礫可能進入管束。另外，機組所使用防凍液長久未更換，可能因變質等原因形成碳酸鈣等雜質；
（3）鐵銹，冷卻水管線材質為碳鋼，機組檢修，冷卻水更換過程中，空氣會進入冷卻水管線，造成管線內部銹蝕。
4、空冷器翅片管束清潔方案實施過程
翅片管束清潔主要分為6步實施，具體過程如下：
（1）清潔液選型
對管束內部進行清潔，最重要的是確定清潔液的類型，有3種清潔液可供選擇，其各自優缺點如下分析：（a）軟水，成本較低，對設備無損傷風險，但與潤滑油，砂礫，鐵銹間都無反應，只能通過壓力沖擊對管束進行清潔；（b）防凍液，成本較高，對設備無損傷風險，同樣與管束內垢物均無反應，只能通過壓力沖擊對管束進行清潔；（c）酸性專用除垢劑，成本中等，與砂礫，鐵銹均有化學反應，除壓力沖擊外，能夠對管束內部進行化學清潔，但翅片管主體成分為碳鋼，酸液可能會對管壁內部造成一定腐蝕，影響設備運行的本質安全。
技術小組在查閱了相關資料，在油田公司內進行同類型問題咨詢和討論后，了解到油田其它壓縮機管理隊伍曾使用軟水對翅片管束內部進行過沖洗，但效果不明顯，在綜合對比三者優缺點后，決定本次采用酸性除垢劑清潔管束。
（2）除垢劑選型
除垢劑除具有酸性外，還需具備以下特點：（a）使用方便，簡單，易操作；（b）無毒無害，人員僅需簡單保護便能作業；（c）活性高效，最好是工業專用除垢劑，有參照標準或使用經驗；（d）成本低，總費用控制在1000元以下。在綜合比對市場上各種除垢劑性能后，本次管束清潔采用烏魯木齊聯昊密封材料有限公司所生產的專用除垢劑，型號為LH-JAG100。
（3）除垢劑試用
為防止本次酸化清洗對管束內壁造成不可逆損傷，需先對除垢劑進行試用。具體做法為：（a）按照使用說明，以質量比1∶9將除垢劑與軟水混合；（b）測試PH值，調節除垢劑與軟水質量比，將PH值固定在3左右（除垢劑廠家所提供的經驗值）；（c）選用與夾套水管線內壁同等材質生銹圓鋼，與試液反應；分別觀察圓鋼4h、8h、16h、22h反應情況（16h后表面不再變化）。
圖3為試驗圓鋼與試劑反應22h后的表面情況，從圖可以看出，在現有試劑條件下，圓鋼表面銹蝕等垢物清潔較為徹底，但對管件的腐蝕并不高，在可控范圍內。
（4）作業前準備
主要包括以下方面：（a）結合機組日常加注冷卻水量，估算所需總的除垢試劑總量；（b）按照試用說明要求，對作業人員做好勞保防護；（c）對夾套水流程進行隔離上鎖加盲板，并確定除垢劑接入和排出的位置。
（5）清洗作業過程
具體步驟如下：（a）從接入口接入試劑，觀察排水口水流情況，待排水口有水流流出并穩定后，關閉排水口，繼續通入試劑，直到管束內充滿試劑；（b）靜置4h（從之前試驗結果看，4h反應較為充分，且對試驗圓鋼腐蝕最小），使試劑與管線內壁垢物充分反應；（c）使用濾網觀察沖洗除垢試劑的過濾情況；（d）反復多次對濾網進行沖洗清潔，期間繼續對管線進行酸洗，直到除垢試液不再有雜質產生。
清洗過后，試劑表面漂浮著大量的油狀液體，同時試劑本身也變得十分渾濁。在作業的過程中，濾網多次出現因垢物過多導致堵塞的問題出現。以上現象說明翅片管束內部大量垢物經試劑沖洗被帶出，沖洗翅片管達到預期效果。
（6）流程恢復及后期處理
采用除垢試劑清潔作業完成后，在對流程恢復之前，需用潔凈軟水對空冷器管束進行連續沖洗，將管束內部酸性除垢試劑沖洗干凈，此過程中，全程可用pH檢測設備進行檢測，待沖洗出的軟水pH值恢復至中性即可。
5、清洗效果
圖4為7臺注氣機組空冷器翅片管管束清潔前后夾套水運行溫度統計情況（在同等運行工況下）。從圖中可以看出，清洗后，各機組夾套水溫均有不同程度下降，效果最好的3#機組溫度下降達10℃，7臺機組溫度下降均值為3.87℃，本次空冷器管束清洗效果十分明顯。
6、結語
大型壓縮機組在長時間運行后，都會因冷卻水系統冷卻效果下降導致水溫升高，導致機組頻繁報警甚至停機問題出現，而其中很大部分原因是空冷器冷卻效果下降所致。本文采用專項除垢劑對空冷器翅片管管束進行清潔，極大程度上提高了空冷器冷卻效果，降低了冷卻水溫度，對同類型設備運維具有重要的借鑒作用。
參考文獻
[1] 楊春社.壓縮機空冷器技術改造[J].設備管理與維修，2015，（S2）.
[2] 王明禮.一種安全快捷的壓縮機空冷器管束現場堵漏技術[J].安全、健康和環境，2011，（1）.
[3] 張波.空冷器的技術改造[J].硅谷，2012，（2）.
[4] 常小虎.雅克拉集氣處理站穩定氣壓縮機空冷器變頻改造[J].中外能源，2013，（5）.
[5] 田億峰.MPSS-4型撬裝天然氣壓縮機空冷器的修復[J].中國化工裝備，2001，（4）
網友評論
條評論
最新評論