周书仲

西气东输管道公司

压缩机组是长输天然气管道的“心脏”，我国使用的压缩机组绝大多数都是从欧美国家引进的产品，技术要求主要遵循美国行业技术标准。总体上来讲，在压缩机组的采购、运行、维护等方面，中外差距较小。而在压缩机工艺系统的设计上，可能存在一些差异。

本文主要对通用电气公司（ GE）、罗尔斯·罗伊斯能源公司（ RR，现已被西门子公司收购，本文仍使用RR称呼）和索拉公司（ SOLAR）生产的三种机组的不同点、存在问题、注意事项进行总结和分析，以期为企业保证设备的安全运行提供借鉴和参考。

1 各型机组的不同点

这里主要对压缩机和其他配套系统存在的不同进行分析，需要说明的是，这些不同也都是符合相关标准要求的，不存在孰优孰劣的问题。

1.1 压缩机结构

（1）GE压缩机

机壳为锻造机壳，桶式结构，在压缩机机芯上制作了进出口蜗壳，与压缩机的进出口法兰孔相对应，如图1所示。因此，压缩机进出口法兰中心线不在同一条直线上，且压缩机进出口轴线间的距离因压缩机机芯的不同而不同。压缩机的外壳长度也不相同。所以，在对压缩机机芯进行改造时，需要考虑这个尺寸。一般情况下，不适宜对其进行增加叶轮的改型。

同时， GE压缩机的进出口法兰也会根据流量的不同，采用不同的口径。

（2） RR压缩机

机壳为铸造机壳，在机壳内铸造有进气室和排气室，分别与进排气法兰连通，不需要在机芯上制作蜗壳，如图2所示。压缩机的进出口法兰中心线在同一条直线上，且都采用了36吋的接口。因此， RR压缩机的机壳是统一的，机芯改型较为方便。

GE压缩机的进出口法兰直径比RR小，所以进出口气流速度较大，有的高达25m/s,相应地厂房内气流噪音比RR大。

1.2 润滑油系统

（1）回油方式

RR、 GE燃气轮机是航改型燃机，燃气发生器使用的是滚珠轴承，润滑油回油依靠泵进行抽吸。动力涡轮和离心压缩机使用的是可倾瓦式滑动轴承，回油是依靠重力自然回油。燃气轮机使用的润滑油是合成润滑油，压缩机使用的润滑油是矿物润滑油。因此，需要分设两个润滑油系统。

SOLAR公司的燃气轮机是工业轻型燃气轮机，燃气轮机和压缩机使用的都是滑动轴承，都是依靠重力自然回油，使用相同牌号的润滑油。所以， SOLAR公司的燃驱压缩机组只有一套润滑油系统，整个机组的配置非常简单。

（2）冷却方式

GE燃气发生器润滑油系统的冷却方式是回油冷却， RR燃气发生器润滑油系统的冷却方式是供油冷却。动力涡轮和离心压缩机润滑油系统的冷却方式是供油冷却。

国产燃驱机组的燃气轮机和压缩机虽然使用相同牌号的润滑油，但由于燃气轮机润滑油系统使用的是回油冷却方式，而压缩机的润滑油系统使用的是供油冷却方式，所以难以合成一套润滑油系统。因此，仍然分设了两个润滑油系统。

（3）主泵驱动方式

SOALR、 GE机组的主润滑油泵（矿物油、合成油）采用机械驱动，即由机组主轴驱动。应急油泵采用直流电机驱动的油泵。因此，通过优化控制程序，机组可抵御外电波动。

RR机组的主润滑油泵是电机驱动的。在外电波动时，会造成润滑油压力的波动，可能会引起停机。因此，对外电供电质量要求较高。矿物油系统采用了高位油箱作为后备应急供油，可靠性更高。

1.3 防喘振控制

（1）喘振测试判断

在压缩机进行喘振测试时，厂家一般都是凭借仪器和（或）听力判断是否即将进入喘振，而不会让其真正进入喘振状态。但man turbo公司在进行压缩机喘振测试时，要直接听到喘振的声音。

（2）喘振线形状

理论上，压缩机的喘振线在压比-节流元件的差压图上接近一条直线。如果压缩机进行喘振测试时，仅凭借听力判断是否将进入喘振，会因人员、时间及环境等因素的影响，所得出的进入喘振的时刻不同，几个喘振点的连线就是一条折线，如图3所示。 RR公司未对测试数据进行处理，直接按照测试结果编程控制,增加了程序的难度。

（3）喘振裕度

喘振裕度是指定工作点的体积流量和该工作点等压头对应喘振点体积流量差与对应喘振点体积流量的比值。一般压缩机厂家设定的防喘控制线的喘振裕度为10%， RR公司喘振控制线的喘振裕度为20%，减小了压缩机组的工作区域范围。

（4）运行要求

厂家不允许压缩机在运行过程中发生喘振，一旦探测到喘振就会立即停机。而man turbo公司则允许机组短时喘振，只是对机组喘振次数进行了限制，一般不得超过50次。

2 存在问题及解决措施

在使用过程中发现压缩机组存在一些影响安全的问题，主要原因可能是厂家在设备配套过程中所产生，也包括工艺设计方面的原因，这些问题在现场难以整改或整改难度较大，因此在新设备采购及新建压气站时应尽可能避免。

2.1 GE机组箱体

通风高温问题压缩机组采购技术规格书要求：“燃气轮机运行时机罩内任何部位允许的最高温度为 80℃。机罩外表面温度不得超过 60℃,在人员易接近的排放空气的管道和其他能造成危险的部件外表面应加隔热层。”目的是保护箱体内仪器仪表，使其工作环境温度不超过允许值。然而，GE公司供应给西二线及此后一些工程的机组的箱体通风出口温度较高，有的已高于100℃。造成这一问题的主要原因是GE没有根据情况变化变更设计。具体原因是：设备本身散热量大；环境温度高；在箱体通风入口增加了合成润滑油的冷却器，对进入箱体的空气进行了预加热。对于这一问题，可采取以下措施解决。

（ 1）在环境温度较高的情况下，增大通风量。需要说明的是，系统阻力与风量的平方成正比，开启备用通风机是不能有效增大通风量的。

（ 2）应去除进风口处的合成油冷却器。

（ 3）如果允许，可以对散热量较大的燃烧室、动力涡轮增加隔热措施。

2.2 GE燃料气处理撬加注润滑油问题

GE在燃料气处理撬上的分离器处设置了液位低报警和低停车控制信号。 GE对此的解释是，必须保持分离器内有液位，在排污阀出现泄露时液位降低会产生报警可以避免排污阀泄露导致天然气泄露产生的危险。在投产时，为消除液位低报警、停机信号， GE要求向燃料气处理撬上的分离罐内添加矿物润滑油或柴油。实际上，天然气站场与GE燃料气橇上情况类似的地方还有很多，如：往复式压缩机进气洗涤罐、工艺装置区的分离器等。如果按照GE在燃料气处理撬上的做法，就需要大量添加润滑油。

燃料气处理撬上分离罐的作用是分离天然气中的重组分，防止重组分进入燃烧室，损坏设备。而在燃料气橇内添加润滑油后，润滑油必然会随天然气挥发进入燃烧室，虽然量很小，还未证实不会对设备造成伤害，但这与设置分离器的目的是相悖的。目前，正在与GE进行沟通，在用户确保排污阀不存在泄露的情况下，不再添加润滑油，并去除液位低报警和停机信号。但保留液位高报警和高停机信号，确保在分离出太多的重组分情况下不会对机组造成影响。

2.3 压缩机进出口阀使用快速关闭型阀门问题

现在，压缩机工艺系统的设计主要采用集中空冷方式，压缩机防喘振回路气体没有接到压缩机的入口管线，而是接到了工艺装置区，如图4所示。如果压缩机进出口阀门使用了快速关闭型阀门，而没有安装热旁通阀，是存在安全隐患的。

压缩机组的进出口阀使用的快速关闭型阀门应该为故障关闭型。中低压小口径阀门使用气动型的，高压大口径阀门使用的是气液联动型的。关闭时间一般以秒计,而压缩机的惰转时间一般以分钟计。

在正常情况下，可以通过设置控制程序，在压缩机组的转速降低到接近0时，再关闭机组的进出口阀。但是，如果是进口阀门出现误关断故障启动的停机程序，就可能出现进口阀先关闭，而机组后停机的情况。这时，由于压缩机进口气体无法得到及时补充，停机过程中就会产生喘振。而压缩机进出口阀门如果使用电动球阀，由于电动球阀的关闭时间长达180s以上，就不会出现这种情况。

所以，在压缩机进出口阀使用故障安全型阀门，且使用集中空冷方式时，应加装热旁通阀。

2.4 RR干气密封系统配置不完善问题

（ 1） RR干气密封系统的一级放空为无背压直接放空方式，串联的二级密封工作的压力接近常压。一级放空量通过孔板差压进行检测，只设置了差压高报警和差压高停车信号，未设置差压低报警。如果使用的串联式干气密封的二级密封出现损坏，检测系统一般无法发现。因此，在一级密封放空无背压的情况下，一些厂家在二级放空管路上增加了可燃气体探测装置，通过天然气浓度的变化来发现二级密封的损坏；还有一些厂家在二级放空管路上也安装流量测量装置。

（ 2） GE 干气密封系统的一级放空通过调节阀

进行控制，保持一级放空出口即二级密封的工作压力在0.2～0.3MPag左右。在二级干气密封损坏后，一级放空气体将通过二级密封放空进行排放，一级放空背压将无法保持。因此，能够通过一级放空压力变化判断二级密封的好坏。另外， GE干气密封的供气调节阀安装了旁通孔板，在调节阀故障关闭的情况下也能向干气密封供气。

针对RR公司的干气密封系统的配置不完善问题，建议：在二级放空管路上增加流量计量或可燃气体探测装置,或在一级放空管路上增加压力控制阀，提高一级放空压力。

3 有关注意事项

3.1 燃气轮机可转导叶生锈卡死事实证明，在潮湿环境下，燃气轮机停运期间可转导叶转轴处非常容易发生生锈，造成可转导叶无法转动。

如果是个别导叶锈死，在下次启机运行时，可能会造成导叶摇臂弯曲变形，并且由于可转导叶开度不一致，改变了流场分布，使得下一级动叶在经过锈死导叶区域时产生颤振。这种情况极易造成叶片损坏，酿成大的机械事故。如果绝大多数可转导叶锈死，则会造成执行机构无法按照控制程序打开可转导叶，机组不能升速，无法进行输气生产。

因此,在潮湿环境下安装使用的燃气轮机，建议在停机备用期间，每周设法使可转导叶动作一次，以防生锈。

3.2 压缩机入口过滤器是否继续使用

压缩机厂家供货一般都包括安装在压缩机入口短节内的锥形过滤器，且在技术建议书中强调为临时过滤器。锥形过滤器的作用是，在压缩机组运行初期阻挡新建管道施工过程中遗留的固体杂质，理论上在确保管道清洁以后就可以拆除。

锥形过滤器安装在压缩机入口两个法兰片之间，使用两个金属缠绕垫片，如图6所示。由于拆卸后法兰之间的间隙增大，拆卸、安装可能对压缩机对中造成影响，担心杂质进入损坏压缩机，所以管道企业一般在压缩机组投产后都不进行拆除。但是，这个锥形过滤器毕竟只是一个临时过滤器，曾经出现过过滤器损坏造成压缩机振动的问题。虽然已在压缩机组的招标技术规格书中要求将该过滤器改为永久安装形式，但厂家也可能不予采纳。

因此，如果经过评估，确认工艺装置区的管道已经十分清洁，不会有杂质进入压缩机，就可以拆除锥形过滤器，只要制作一个与锥形过滤器安装板厚度一致的补偿钢环即可；如果认为仍有必要安装入口锥形过滤器，且已安装的过滤器不满足要求，就应该定制坚固的永久过滤器进行更换。

3.3 加载阀和放空阀的选型

RR机组配置的加载阀和放空阀是fisher公司的气动调节阀，根据fisher阀门使用说明书，这种阀门的阀座密封性能是分级的。 RR为西气东输管道配置的阀门阀座的密封等级是Ⅳ级。根据ANSI/FCI70-2-2006 《 control valve seat leakage》 ,阀座的最大泄漏率为阀额定容量（ rated valve capacity）的0.01%。

调节阀额定容量的定义为：在规定条件下，利用适当的方程和厂家的设置得到的额定行程下通过阀的流体流量。根据测算，试验条件下4吋放空阀泄漏量大约为35标方/天。实际安装条件下的泄漏量应大于该数值。多台机组、成年累月的泄漏量将十分可观。

因此，使用调节阀形式的加载阀、放空阀，阀座密封等级应选择Ⅴ级以上，或选择使用球阀。

3.4 压缩机厂房的通风

全封闭的压缩机厂房采用机械通风，当达到通风充分条件时，属于1类2区爆炸危险区域；达不到通风充分条件时，划分为1类1区爆炸危险区域。由于厂房通风系统的通风量没有监测，且厂房机械通风机的额定风压在100mm水柱以下，在空气滤芯赃污后，滤芯的差压变化不大，但风量会显著减少，将不能满足设计的6次/h通风充分条件要求，厂房内的环境条件发生变化，从1类2区变为1类1区。

因此，不仅要重视压缩机组厂房通风系统是否运行的问题，还要重视通风量不能满足要求的问题。建议在通风机出口设置通风量检测装置。

3.5 报警参数设置

技术标准提出的要求一般都是最低要求。润滑油箱油位只有低报警设置，没有低停车设置；干气密封过滤器差压只有高报警设置，没有高停车设置等等。如果对相关参数报警设置有要求，应在技术规格书中提出。

（作者：周书仲，西北工业大学航空发动机设计专业毕业，西气东输管道公司压缩机管理处副处长，高级工程师。）

《管道保护》2016年第3期（总第28期）