浅谈西气东输二线电驱压气站螺杆式空压机的应用
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摘要：西气东输二线是我国首条引进境外天然气资源的战略通道工程，是目前世界上线路最长、工程量最大的天然气管道。空压机是西气东输二线电驱压气站的核心设备。本文介绍了空压机在西气东输二线电驱站场的应用，分析了空压机常见故障及其处理措施。针对生产使用中存在的问题提出了优化与改进方案。
关键词：压气站 空压机 冷却器 水分收集器 电磁阀
空压机是西气东输二线电驱压气站的核心设备之一，它为天然气压缩机提供第三级干气密封隔离气、为压缩机厂房通风系统提供过滤器自清洁反吹空气、为变频驱动电机提供正压吹扫空气，为现场各类气动阀门提供清洁的压缩空气。西气东输二线电驱站普遍配备4台ATLASCOPCO公司生产的型号为ZT110无油双螺杆空压机，通常采用就地连锁控制模式，运行方式为2用2备，以满足生产运行的需要。空压机出现故障将导致压缩空气供给不足，造成天然气压缩机组保护停机，影响输气生产。因此，必须保证空压机连续平稳运行。
1.空压机的组成和工作原理
空气压缩机组主要分为两部分，ZT110无油双螺杆空气压缩机和干燥塔。压缩机是空气被压缩做功的场所，主要由以下部分构成：空气入口过滤器、低压压缩机机头、中间冷却器、高压压缩机机头、后冷却器、水分分离器、电动机、联轴器、齿轮箱、电脑控制系统、安全阀。启动时，空气经过入口过滤器过滤后，进入低压压缩机机头进行第一级压缩，被压缩的空气进入中间冷却器冷却，再进入高压压缩机机头进行第二级压缩，压缩后进入后冷器冷却进行冷却，然后进入1.5m?的缓冲罐，将水分初步分离，再进入干燥塔，经干燥塔充分干燥后的空气提供至现场。
2.常见故障分析及处理
2.1中冷/后冷水分收集器排污故障
空气压缩机低压压气机机头和高压压气机机头下游分别设有中间冷却器和后冷却器，冷却器底部安装有水分收集器，用于收集空气被冷却后析出的水分和杂质，水分收集器底部安装有液位传感器和排污电磁阀，当水分收集器内液位上升，达到液位报警值时，控制系统将排污电磁阀打开，将污液排净。如果污液无法被顺利排出，水分收集器内液位将逐步升高，达到停机液位值，导致空压机保护停机。
2.1.1中冷/后冷水分收集器排污电磁阀被堵塞
水分收集器底部的排污电磁阀排污空隙很小，只有1mm左右，空气中含有的水分、尘埃和细小颗粒被收集至水分收集器形成污液，容易将排污电磁阀堵塞，造成水分收集器内污液无法排出，液位上升至停机值时造成空压机停机。此时，应将空压机控制方式切换至本地，拍下紧急停按钮防止其误启动。关闭空压机出口第一道手动球阀，当空压机内部余压泄放为零时，拆卸电磁阀，清洗、吹扫其排污孔，清理干净后回装；同时，检查空压机入口过滤器是否需要清理或更换，保证空压机入口过滤器清洁。
2.1.2排污电磁阀烧毁
排污电磁阀排污孔与其电气元件之间有绝缘胶垫，用于保护电气元件。空压机运行时，绝缘胶垫长期处于湿润和高温状态，容易老化导致保护失效，水分进入排污电磁阀电气元件时，烧毁电磁阀，导致空压机停机。此时，需更换新的排污电磁阀。根据乌鲁木齐压气站运行管理经验，中冷/后冷排污电磁阀属易损耗的关键设备，应储存一定数量作为备件。
2.2排污管线结冻
空压机中冷/后冷水分收集器排污软管从压缩机壳体引出连接至2寸不锈钢排污汇管。我国北方冬季十分严寒，夜间可达到零下30℃，冬季运行时，空压机厂房室内温度过低时排污汇管会结冻，堵塞排污管线，导致中冷、后冷水分收集器内污液无法排除，液位逐渐升高至停机值时造成空压机停机。因此，冬季运行时应控制好空压机厂房室内温度，20℃为宜。如厂房内无采暖或采暖失效，可紧急将空压机冷却器排风道人孔打开，防止室内温度过低。
2.3高压压缩机机头排气温度超高
2.3.1检查温度传感器及其接线是否良好；
2.3.2检查室内温度是否过高；ZT110空压机中间冷却器和后冷却器采用空气冷却，室内温度过高会导致冷却器换热效率下降，降低冷却效果，导致空压机排气温度超高；夏季时，空压机房室内温度不宜过高，建议不超过30℃，同时应保持室内空气流动顺畅；
2.3.3检查中间冷却器和后冷却器换热表面是否有严重积灰现象，换热表面积灰过多会降低其换热效率，导致空压机排气温度超高；
2.3.4空压机中间冷却器下游安装有常闭排气电磁阀，当空压机停机时此电磁阀自动打开，就地排放空压机内部剩余压缩空气。若接线不良或其他原因导致此电磁阀失电时，此电磁阀由常闭变常开，导致压缩空气持续排气，造成空气大量损耗。同时，高压压气机机头吸入空气量减少，高压压气机机头对空气做功不变，将导致高压压气机机头出口空气温度超高，导致停机；此时，应立即排查此电磁阀接线是否正常，必要时可更换新的自动排气电磁阀；
2.4空压机出口气动球阀开不到位
西气东输二线电驱站4台空压机一般采用连锁控制模式，在此控制模式下，空压机起机过程中，控制系统检测到出口气动球阀开不到位信号，启动将会停止，自动启动备用机组。
2.4.1气动执行器故障；检查气动执行器动力起源是否供应正常，通过气动执行器测试按钮，测试气动执行器能否正常开关动作；
2.4.2检查阀门阀位开关反馈信号接线是否良好，有无松动和老化现象；
2.4.3阀位行程开关接触不良；打开阀位指示器，调节阀门行程开/关触点，使开/关触点接触良好；
3.设计优化与改进
根据西气东输二线乌鲁木齐压气站近2年的运行和管理经验，中冷/后冷排污故障导致空压机停机的比例占到60%～70%。为减少空压机停机率，降低运行和管理风险，提出以下建议：
3.1在空压机中冷/后冷排污电磁阀前端增加便于清理的小型Y滤，维护人员可定期对其进行清理，降低杂质堵塞排污电磁阀的风险；
3.2优化设计，适当增加空压机排污电磁阀的通径，并缩短排污时间，在尽量降低空气损耗的情况下，减低排污电磁阀被堵塞的可能；
3.3我国北方冬季气温寒冷，夜间温度低，冬季运行时厂房内温度过低会造成空压机排污汇管结冻，导致污液无法排除，造成空压机停机。为防止排污汇管结冻，可对室内2寸排污汇管进行改进，增加电伴热和保温。控制空压机厂房室内温度在20℃左右。
3.4在日常运行管理时，维护人员可定期清理空压机入口过滤器，保持其清洁，提高过滤效果。每日巡检时对空压机出口缓冲罐进行手动排污，降低空气中水分；