一种输气管道燃气轮机的综合故障诊断方法

基于单一参数的诊断方法无法准确高效地判断燃气轮机的故障状态,故提出了基于燃气轮机振动故障机理和性能故障机理的综合诊断方法。以中国石油西气东输一线某压气站燃驱离心压缩机组LM2500+SAC型燃气轮机运行过程出现异常振动为例,借助在线监测系统数据,基于振动和性能故障机理进行综合诊断,逐项排查异常振动的诱导因素,最终确定燃气轮机异常振动的激励源是轴承旋转封严损坏引起的不平衡量。由此避免了机组继续运行可能造成的严重后果,验证了该综合诊断方法的有效性,为类似故障的监测诊断提供了参考。(图9,参19)     

燃驱压缩机组气路故障预测诊断与健康管理技术

在管道行业中,燃驱压缩机组的健康状态不仅有利于企业稳定、科学、高效地运营,而且可保证管道输送安全、减少运行成本.参考并借鉴国内外相似平台的优点与成功经验,采取科学有效的手段,为建立燃驱压缩机组气路故障预测诊断与健康管理(PHM)系统,开展了以下研究:使用模块化建模的方法建立气路性能分析模块,基于准确非线性机组模型的气路...     

天然气管道燃驱压缩机组的可靠性

天然气管道燃驱压缩机组具有子系统多、控制系统复杂、故障频率较高、不易维护的特点,燃驱压缩机组失效将直接影响输气管道的可靠性和站场的安全性。建立了可靠度、故障率、平均无故障时间、修复率、平均维修时间等指标的燃驱压缩机组可靠性指标,对西一线、西二线等管道的14个站场36套燃驱压缩机组2012-2014年运行的和停机数据进行可靠性指标计算与分析,给出了机组的可靠度函数。结果表明:当天然气管道燃驱压缩机组投入运行3年后,故障率、平均修复时间及修复率较为稳定,故障发生情况具备较明显的浴盆曲线特征,研究成果可以为机组的安全可靠运行和科学维修提供参考。     

基于3层C/S结构的离心式压缩机组振动监测系统

为了保障天然气管道输送过程中离心式压缩机组的安全运行,克服压缩机组地域分布广、地区偏远、交通不便利带来的不便,缩减振动分析成本,基于中国石油管道压缩机组维检修中心的压缩机组远程监测系统,通过构建3层C/S网络结构完成了振动监测各类图表的绘制和组态。研究结果表明:该监测系统保障了系统通信网络的实时性、安全性及灵活性,实现了系统的实时监测和历史数据分析功能;通过对振动数据的分析,将更有利于明确压缩机组运行状态,保障机组安全、平稳运行,该系统各项功能的实现可为同类系统的建立提供参考。     

西气东输压缩机组维检修中的孔探检测

随着西气东输管道运行时间的增加,其压缩机组故障率大幅增加,孔探检测在压缩机组的维检修中发挥了重要作用。孔探检测是一种简单、有效的无损检测技术,利用工业内窥镜对压缩机组内部结构进行检测,及时发现设备缺陷,评估设备的整体性能,为压缩机组的维检修提供依据。孔探技术在西气东输管道主要应用于压缩机组燃气轮机叶片、燃烧室、进气短节检查中,通过对压气站典型故障案例的分析,总结了孔探作业中可能存在的风险,提出了孔探作业过程中应注意的问题,并探讨了孔探技术未来发展方向。     

西气东输干线燃驱压缩机组故障停机分析及建议

随着中国天然气长输管道的不断发展,燃气轮机驱动的天然气压缩机被广泛应用于管输天然气增压。对2006-2017年西一线、西二线、西三线及轮吐线的15个压气站共39套RR燃驱压缩机组进行故障停机数据统计,计算可用率、可靠性、平均无故障运行时间、千小时故障停机次数等指标,归纳分析各类故障的发生频次、产生原因及部位,统计故障分布图,并总结发生概率较高的故障。结果表明:控制系统及辅助设备故障是造成管道压缩机组故障停机的主要原因。针对几类高频故障,结合运行维护经验分析其原因,并提出解决措施,有助于提高机组运行稳定性,保障安全可靠生产。     

压缩机组故障统计及故障树分析

为了保障长输天然气管道压缩机组平稳运行,对2011-2015年西气东输一线、西气东输二线、中亚管道、陕京管道及涩宁兰管道运行的压缩机组故障进行分类统计。针对不同的管道、输气年份、驱动方式及故障类型,分析了压缩机组的故障情况,对比了压缩机组故障数据呈现的趋势,建立了压缩机组故障树,计算出了压缩机组故障事件的概率。结果表明:辅助设备和运行参数异常是造成长输管道中压缩机组故障的主要原因,随着管道运行时间的延长,压缩机组的故障次数呈现逐年下降趋势。定期开展压缩机组辅助系统故障排查工作,可以有效降低压缩机组故障发生的频率。     

燃气轮机余热发电技术应用于输气管道的可行性

以西气东输某输气站为例,考察利用燃气蒸汽联合循环发电技术提高机组热效率的可行性。现场测试燃料气组分的含量以及各项指标参数,计算燃气轮机排烟热焓。按照汽轮机发电机组的平均效率,确定联合循环发电机组的发电量,论证燃气轮机余热发电用于驱动电驱压缩机组的可行性和经济性。结果表明:整个机组的发电量可以满足电驱压缩机组需求电量的89.37%,4年可回收投资成本,节能效果显著,长期运行经济效益可观,具有推广应用价值。(图1,参5)     

可控参数对燃驱压缩机组有效功率的影响

为了更准确地了解燃驱压缩机的性能参数,提出一种定量分析及预测可控参数对燃气驱压缩机组有效功率影响程度的方法。结合中国某天然气储气库燃驱三级往复式压缩机的实际运行情况,分析进出口压力、进口温度等参数对有效功率的影响程度。研究发现:第一级入口压力、末级出口压力及第一级入口温度对有效功率影响最大,并对这些参数进行了预测。通过与变工况热力学复算以及相似试验结果对比分析,验证了该方法的准确性,论证了调节参数可以进一步提升运行中压缩机组的性能,为燃驱压缩机组的有效功率研究提供了参考。(图3,表3,参20)     

涩北首站燃压机组故障处理与安全运行

针对涩北首站燃压机组运行中发生的停机事故,分析了压缩机出口温度变送器故障、压差变送器失效、干气密封过滤器差压过高等故障,认为在压气站的设计中,应对放空系统、卧式分离器、控制阀等各类辅助设备的设置、性能与使用予以全面考虑。提出了保证燃压机组的安全运行措施,可为输气管道压气站的设计和安全运行提供参考。     

配置燃驱压缩机组的输气管道高温运行工况模拟

对于配置燃驱机组的长输天然气管道,高温天气易导致燃气轮机最大输出功率和运行效率降低,使得管道输气流量减小。利用SPS软件对中亚天然气管道的夏季高温运行工况进行瞬态仿真,并基于实际生产数据采用"移动曲线"方法校正软件的输入参数,从而使仿真结果与实际工况的偏差在合理范围内。通过分析燃气轮机功率特性及管道工况变化规律,从运行调控角度提出了压力控制与最大可用功率控制相结合的全线压缩机组控制模式,有效保证了高温运行工况下气源按合同进气,并降低自耗气量。     

国产电驱离心压缩机组在天然气管道的应用

近年来,电驱离心压缩机组在天然气管道压气站中被大量采用,国产电驱机组虽然起步较晚,但发展较快。回顾了国产电驱离心压缩机组在天然气管道的应用现状及发展概况,系统归纳了机组主要单元的组合方式、成套方式、电动机、变频调速装置、控制系统的主要技术特点。通过运行数据分析、典型故障分析及与进口机组对比分析等方法,归纳总结了国产电驱机组相对进口压缩机组的优势与不足,并在设计、运行、管理及售后方面提出建议。从20 MW以上国产电驱机组研制、国产电驱机组推广、变频高速异步电动机应用、集成式压缩机的研制以及磁浮轴承在国产分体式电驱机组上的研制与应用等方面进行了展望,认为国产电驱机组必将成为未来中国天然气管道输送的核心动力装备,也更加安全、环保、可靠、经济。     

GE LM2500+SAC型燃气轮机压气机积垢判据的确定

及时发现燃气轮机压气机叶片积垢故障并进行水洗作业,能够降低机组的运行维护成本,有助于避免其他气路故障的发生。以2台天然气长输管道LM2500+SAC型燃气轮机为例,建立了基于气路热力参数的燃气轮机压气机性能计算模型,分析压气机水洗作业前后压气机等熵效率、进气质量流量、耗功等的变化,结果表明:水洗作业后2台压气机等熵效率分别提升0.9%、1.5%,但每运行2 000 h将会带来约1%的压气机等熵效率衰减,在叶片表面积垢达到一定程度后效率衰减趋于稳定;压气机积垢每造成1%的等熵效率衰减,将造成约2%的折合质量流量衰减;水洗对降低机组功耗有明显的效果,但环境温度升高也会导致压气机耗功增加,因此耗功并不适合作为压气机积垢的判据,可采用同压比下等熵效率衰减、同转速下压气机质量流量衰减作为判断压气机是否积垢的依据。     

管道分轴燃气轮机热力性能的现场简便诊断程序

对油气管道常用的分轴燃气轮机,用TI—59型可编程序计算器编制成诊断程序,判断机组的热力性能和故障,适于现场使用。     

电驱离心式压缩机组冷态对中的影响因素

电驱离心式压缩机组联轴器处的对中会影响机组的运行稳定性,因此需要在现场进行校验,并修正压缩机生产厂家的冷态对中数据,以确保冷态对中的准确性,提升对中质量。根据离心式压缩机组的结构及运行特点,分析机组冷态与正常运行状态时的差异,得出冷态对中的影响因素,并提出了计算和修正冷态对中数据的公式。从热膨胀、轴上升高度、顶升高度、工具挠度4个方面分析其对离心式压缩机组冷态对中的影响。在计算材料热膨胀数值的过程中,发现其具有明显的线性关系,据此简化了热膨胀数值的计算方式。通过状态监测工具得出转子轴中心的上升高度,并对冷态对中过程中的转子顶升高度进行修正,最终得出修正的冷态对中数据,对指导压缩机组开展冷态对中具有一定借鉴意义。     

部件性能退化对燃气轮机运行状态的影响

燃气轮机在运行过程中常常因压气机积垢、涡轮腐蚀及侵蚀等问题导致部件性能衰退,对整机运行状态造成消极影响。基于性能仿真模型,研究了用于天然气管道的LM2500+SAC 型燃气轮机的高压压气机、高压涡轮、动力涡轮等部件在等熵效率衰减和通流能力变化时,其高压压气机喘振裕度、最大允许输出功率及热循环效率的变化情况。仿真结果表明:高压压气机、高压涡轮等熵效率衰减均会导致燃气轮机最大允许输出功率明显下降,且热循环效率随之降低,但部件通流能力的变化对整机性能的影响较小;为双转子航改型燃气轮机配备具有可转导叶的动力涡轮后,通过增加其通流能力和燃料气供应量,能够有效提升处于亚健康状态机组的最大允许输出功率。研究结果可为故障部件定位和燃气轮机运行优化提供参考。     

电驱压缩机组控制系统的整合

长输管道压气站变频器、同步电动机、离心压缩机等关键设备供应日趋多元化,品种多样使得电驱压缩机组不同设备的整合控制难度加大。针对经常出现的控制系统调试整合问题,应用系统分析、理论推导、数据统计方法,阐述了电驱压缩机组控制系统的结构原理,分析了压缩机及电机等设备主要运行参数的影响因素,并据此制定了解决方案:对变频器进行电流限制,对压缩机负载进行控制;增加自动判别辅助设施功能,强制在某一时间进行系统对时。电驱压缩机组控制系统的整合在西气东输压气站的应用效果较好,实现了电驱机组过负荷保护控制、一键启机及时钟同步,为压缩机组运行管理和检查维修优化创造了有利条件,满足天然气管道系统高效率灵活运行的需求,可在后续压缩机调试中应用。     

天然气管道燃驱压缩机组防冰系统的改进

管道燃气轮机驱动压缩机组现场自带的防冰系统在运行过程中存在可靠性低,能耗大,燃机进气滤芯结霜、结冰等问题。为了对现有燃气轮机的压气机进口空气防冰装置进行改进与优化,结合理论计算与现场研究,设计出一种燃气轮机节能型进气防冰装置:通过做功后的燃气回流,加热燃气轮机进口空气实现防冰目的;通过引入手动阀门、引风机控制燃气回流量,代替原理较为复杂的自动阀门控温。改进后的经济性分析结果表明:与原装置相比,新设计防冰装置具有节能、控制系统简化、可靠性提高、防霜等优点,对提高管道压缩机组运行管理水平具有重要作用。     

陕京管道榆林压气站装机运行模式比较

压缩机组作为天然气输送的动力设备,是输气管道的心脏,输气管道运行的安全性和经济性很大程度上取决于压缩机组的可靠性和性能。燃气轮机驱动离心式压缩机和变频电机驱动离心式压缩机作为目前常用的长输管道驱动机型,被越来越多地应用于压气站生产实践中。结合榆林压气站的实际运行情况,通过对两类机组的可靠性、运行效率等性能进行比较,分析了燃机驱动机组和电机驱动机组在管道应用中的优缺点和适用性。通过组网联合控制配置方式弥补了双方的劣势,在发挥更高效率的同时,对输气管道安全、高效运行起着重要作用,对长输管道优化压缩机运行管理有一定的借鉴意义。（图2,表4,参8）     

105-J氨压缩机组振动原因分析及对策

105-J氨压缩机组是合成氨装置冷冻系统的关键设备。介绍了氨压缩机组的结构和运行状况,分析了氨压缩机组振动原因并制定了相关解决方案。振动主要是由于转子轴系不平衡引起的,结合工厂生产实际,制定解决方案如下：鉴于装置正常运行期间不能长时间停车,因而只对转子轴系进行检查,并对机组进行现场平衡以减小振动,以便维持装置的正常运行;在全厂停工检修期间,对机组安排大修,全面彻底检查机组各部分装配是否达到相关标准。实施解决方案后,很好地控制了氨压缩机组振动现象,为化肥厂的正常生产奠定了基础。