淺談尾氣壓縮機的汽輪機暖機轉速升高的分析

贠瑞龍（中海油東方石化有限責任公司， 海南 東方 572600）

淺談尾氣壓縮機的汽輪機暖機轉速升高的分析

贠瑞龍（中海油東方石化有限責任公司， 海南 東方 572600）

針對檢修完尾氣壓縮機開車暖機轉速升高，提出可能導致的幾種原因，并分析這幾種原因確認尾氣壓縮機暖機轉速升高的最終原因，為后續(xù)苯乙烯裝置脫氫系統(tǒng)開車及平穩(wěn)生產(chǎn)排除隱患。

尾氣壓縮機；暖機轉速；調(diào)節(jié)系統(tǒng)；油動機；調(diào)節(jié)螺母

1 裝置概況

中海油東方石化有限責任公司12萬噸/苯乙烯裝置由乙苯裝置生產(chǎn)的乙苯作為原料，利用GS系列催化劑作用，在水蒸氣存在條件下，乙苯負壓絕熱選擇性脫氫生成苯乙烯。

尾氣壓縮機為苯乙烯裝置關鍵設備之一，其主要作用是為乙苯脫氫反應系統(tǒng)提供足夠的負壓，汽輪機通過減速齒輪箱驅動螺桿尾氣壓縮機，是尾氣壓縮機最主要的組成部分。

2017年4月10日至5月20日為期40天全廠大檢修完成后，苯乙烯裝置開工期間，脫氫單元尾氣壓縮機的汽輪機轉速從1000rpm升高至1751rpm進行分析，首次開工與檢修后汽輪機暖機轉速對比如圖1、圖2：

圖1

圖2

2 汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)

汽輪機的轉速調(diào)節(jié)采用電液轉換調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其目的是控制汽輪機的轉速在滿足工藝條件下的范圍內(nèi)運行。調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要有轉速傳感器、轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505、電液轉換器、油動機和調(diào)節(jié)汽閥。

（1）WOODWARD 505同時接收轉速輸出值與轉速設定值進行PID運算比較后輸出4～20mA的執(zhí)行信號，再經(jīng)電液轉換器轉換的二次油進入油動機來調(diào)節(jié)汽閥，控制汽輪機的進汽量。

（2）調(diào)節(jié)汽閥的作用是根據(jù)轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505的指令改變進入汽輪機腔室的蒸汽流量，來達到機組在工藝要求條件下的轉速以及背壓，調(diào)節(jié)汽閥的結構如圖3所示：

（3）油動機是調(diào)節(jié)汽閥的執(zhí)行機構，它將潤滑油系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)油經(jīng)電液轉換器轉換的二次油進入油動機來調(diào)節(jié)汽閥，控制汽輪機的進汽量。油動機結構如圖4、現(xiàn)場如圖5所示：

3 汽輪機暖機的必要條件

（1）潤滑油系統(tǒng)中調(diào)節(jié)油壓、潤滑油總管油壓、螺桿轉子進排端軸承油壓、同步齒輪油壓、汽輪機和齒輪箱軸承的進油壓力都在正常狀態(tài)；

（2）投用第一級、第二級N2密封系統(tǒng)；

（3）3.2MPaG 蒸汽暖機完成（全開蒸汽閘閥，關閉旁路閥），3.2MPaG蒸汽至速關閥前的溫度達到330℃以上；

（4）確認工藝開車條件具備

圖3

圖4

圖5

①確認現(xiàn)場滿足開車條件，建立啟動油（1839）/速關油（1830）使速關閥打開；

②中控室確認SIS、DCS聯(lián)鎖尾氣壓縮機啟動條件滿足，并復位SIS中尾氣壓縮機的開車條件：

③在尾氣壓縮機控制系統(tǒng)將WOODWARD 505復位，在WOODWARD 505啟動汽輪機開始暖機。

4 對以上汽輪機暖機轉速升高提出可能導致的原因

(1)轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505發(fā)出升速轉速指令有誤；

(2)轉換器傳感器輸出的電流信號出現(xiàn)偏差；

(3)調(diào)節(jié)汽閥的調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)問題；①閥碟與閥座密封有蒸汽泄漏進入；②調(diào)節(jié)閥的移動行程出現(xiàn)偏差。

(4)油動機出現(xiàn)問題：①油壓不穩(wěn)；②油動機中的錯油門與機械杠桿反饋機構出現(xiàn)偏差。

5 分析以上導致汽輪機暖機轉速升高的原因

(1)轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505由專人負責操作，并對照操作說明步驟（現(xiàn)場速關閥打開，現(xiàn)場按鈕放到暖機——SIS聯(lián)鎖復位——按建啟動——蒸汽調(diào)節(jié)閥開始動作，汽輪機以10rpm／s升速——系統(tǒng)自動升速到1000 rpm ）一步一步進行，確定WOODWARD 505操作無誤；

(2)轉換器傳感器輸出的電流信號是接收轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505的轉速信號，而WOODWARD 505發(fā)出指令準確無誤，就排除了轉換器傳感器輸出的電流信號；

(3)調(diào)節(jié)汽閥由調(diào)節(jié)閥、傳動機構、油動機組成，檢修期間，其中調(diào)節(jié)閥并沒有單獨一一拆卸，不存在閥碟與閥座密封有蒸汽泄漏進入的情況，而調(diào)節(jié)閥的閥位行程是按照轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505的指令改變進入汽輪機的蒸汽流量，分析1已經(jīng)排除了轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505的問題，因此調(diào)節(jié)閥故障就也排除。

(4)油動機是通過二次油壓操縱調(diào)節(jié)閥，而二次油壓是由調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)油轉換而來，調(diào)節(jié)油管路上裝設有一個10L的液壓蓄能器，并且潤滑油總管油壓0.401MPa穩(wěn)定，就不存在調(diào)節(jié)油壓力波動的情況。

油動機中的反饋機構中有幾個關鍵零部件，如調(diào)節(jié)螺栓、調(diào)節(jié)螺釘、調(diào)節(jié)螺母，這些零部件的細微動作后，將會導致油動機上的彎角杠桿、反饋杠桿、反饋板等相應的動作，使錯油門的二次油壓與彈簧力達到新的平衡，通過桿端關節(jié)軸承使油動機與調(diào)節(jié)汽閥杠桿相連達到新的平衡，相應汽閥開度加大，進入汽輪機的蒸汽流量增加。

在工藝、機組穩(wěn)定工況下，油動機中與二次油壓作用力與機械反饋中的彈簧力保持平衡，使錯油門的滑閥在平衡力的作用下保持中間位置，將油缸內(nèi)的油路走向隔斷，因此將反饋機構中的活塞穩(wěn)定不動作，調(diào)節(jié)汽閥也就保持一定的開度，如突然打破力的平衡使滑閥上移，相應就會使反饋機構中的活塞下移，導致調(diào)節(jié)汽閥的閥位行程增大，進入汽輪機腔室的蒸汽流量增加，使機組轉速升高。

6 結論

將油動機上的調(diào)節(jié)螺母進行細微的調(diào)節(jié)、打磨，使錯油門的二次油壓與彈簧力達到新的平衡，通過桿端關節(jié)軸承使油動機與調(diào)節(jié)汽閥杠桿相連達到新的平衡，相應汽閥開度加大，進入汽輪機的蒸汽流量增加，使汽輪機暖機轉速升高，由1000rpm升高至1751rpm。

[1]陳立明.螺桿壓縮機轉子的加工.工具技術，2007，7：72-74.

[2]丁磊.《12萬噸/年乙苯-苯乙烯裝置操作規(guī)程之尾氣壓縮機機組操作規(guī)程》.2015.12

[3]候志揚.我國苯乙烯產(chǎn)業(yè)分析.化學工業(yè)，2010，28（7）：26-29.