GB201裂解氣壓縮機反轉(zhuǎn)的原因分析及處理

任磊

1、前言

GB201裂解氣壓縮機為公司級特護機組，是乙烯車間的核心設(shè)備，為裂解氣的分離提供相應(yīng)的壓力，滿足生產(chǎn)的需要，所以壓縮機運行的好壞直接影響著裝置的平穩(wěn)運行，影響著產(chǎn)品質(zhì)量，影響著裝置的能耗。4月12日壓縮機組聯(lián)鎖停車，通過對S8000在線監(jiān)測系統(tǒng)和DOC歷史記錄分析，找出機組停車時產(chǎn)生反轉(zhuǎn)的原因，并提出了處理方法。

2、問題及原因分析：

2.1設(shè)備概述

2.1.1壓縮機工作原理：

GB201壓縮機為離心式壓縮機，是利用旋轉(zhuǎn)葉輪實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，葉輪隨軸高速旋轉(zhuǎn)，在葉片的推動下，氣體在葉輪中受旋轉(zhuǎn)離心力和擴壓流動的作用，從葉輪出來后，氣體的壓力和速度提高，然后利用擴壓器使氣流減速，將動能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽?，氣體的壓力提高。這時葉輪中心形成一個稀薄的空間，入口管路中氣體又被吸入葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，連續(xù)不斷的吸入甩出氣體，這樣形成離心壓縮機連續(xù)的工作。

2.1.2主要參數(shù)：

GB-201機組為蒸汽透平驅(qū)動離心壓縮機組。透平制造商為：德國西門子；壓縮機制造商為：上海鼓風(fēng)機廠有限責(zé)任公司（技術(shù)：Hitachi，Ltd Tokyo Japan）。

E-GBT201

型式：EM-GBT201為抽氣凝液式 規(guī)格型號：EHNK32/37-3

額定功率：10750Kw 額定轉(zhuǎn)速：6100rpm

最大連續(xù)轉(zhuǎn)速：6405 rpm 脫口轉(zhuǎn)速：7046 rpm

第一臨界轉(zhuǎn)速：3500 rpm 設(shè)計蒸汽壓力：11770KPag

蒸汽溫度：515℃ 排汽壓力：-89 KPag

抽氣壓力：3430 KPag 重量：18800Kg

E-GB201

水平剖分三缸（高、中、低壓）離心式壓縮機 介質(zhì)：裂解氣

入口壓力：0.129MPA 出口壓力：3.974MPA

軸功率：8308KW 轉(zhuǎn)速：6100RPM

驅(qū)動機類型：透平

功 率：9701KW 級數(shù)：6（高）/7（中）/6（低）

2.2事情經(jīng)過：

2011年4月12日10：17：11，乙烯裝置GB201壓縮機聯(lián)鎖停車（S8000系統(tǒng)顯示的時間為2011年4月12日10：29：06）。隨后通過對SOE及DCS的歷史記錄信息進行調(diào)取分析，判斷是由于壓縮機透平GBT201近壓縮機側(cè)徑向軸瓦溫度TAHH2056值突然跳變超過聯(lián)鎖設(shè)定值（130℃），引起GB201壓縮機聯(lián)鎖動作停車。

在聯(lián)鎖停車過程中，轉(zhuǎn)速從4945rpm下降到0rpm，轉(zhuǎn)子惰走時間為6秒，接著又從0rpm上升到3181rpm，時間為7秒，再經(jīng)過70秒的惰走后下降至零，S8000系統(tǒng)監(jiān)測的轉(zhuǎn)子軸心軌跡圖（如圖）

通過S8000監(jiān)測到的軸心軌跡圖和轉(zhuǎn)速圖來分析，GB201裂解氣壓縮機組在10：29：12秒第一次轉(zhuǎn)速為0 rpm時的正反進動的變化可以看出轉(zhuǎn)子實際的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向相反，說明該機組在停車過程轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。

2.3原因分析：

2.3.1GBT201為抽氣凝液式汽輪機，如果抽氣止回閥出現(xiàn)泄漏，大量的蒸汽通過止回閥進入汽輪機可以為轉(zhuǎn)子提供動力，使得其產(chǎn)生反轉(zhuǎn)。

通過DCS對抽氣壓力參數(shù)趨勢的分析， 10：17：10（機組停車時）抽汽壓力為3333Kpa，10：18：00的抽汽壓力為3331 Kpa，因為機組是在停機6秒時發(fā)生的反轉(zhuǎn)，而抽氣壓力在停機50秒時還未出現(xiàn)明顯變化，從而可以排除由于抽氣止回閥出現(xiàn)泄漏蒸汽進入汽輪機提供動力導(dǎo)致機組反轉(zhuǎn)的可能性。

2.3.2在機組停車后，裂解氣壓縮機沒有在正向轉(zhuǎn)速降至零前將系統(tǒng)的壓力平衡掉，系統(tǒng)存在反向推動力引起壓縮機轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。通過S8000系統(tǒng)調(diào)取停車數(shù)據(jù)可以看出，機組在停車6秒鐘時轉(zhuǎn)速降到0rpm，該機組在工藝流程控制上設(shè)置了三段出口返壓縮機入口控制閥（FC202）和五段出口返四段入口控制閥（FC211），兩個控制閥在機組停機后3-5秒內(nèi)100%打開，因此，壓縮機各段出口介質(zhì)壓力對轉(zhuǎn)子的阻力矩作用應(yīng)大于3-5秒。在此過程中，透平主氣門動作關(guān)閉后，壓縮機各段出口壓力保持運轉(zhuǎn)狀態(tài)，對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的阻力矩作用，通過DCS可以看出一段入口壓力、三段出口壓力、五段出口壓力在停車過程中發(fā)生的變化（如下表）。

通過數(shù)據(jù)表格可以看出，在第一次速度為零時三段出口壓力和一段入口壓力，五段出口壓力和三段出口壓力都存在一定的壓差，機組轉(zhuǎn)速在6秒左右急劇降到0rpm。然后7秒轉(zhuǎn)速上升到3181rpm，再70后秒轉(zhuǎn)速為零，總共83秒，機組轉(zhuǎn)子儲備的彈性勢能（能夠引起轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的）釋放出來，壓縮機轉(zhuǎn)子在對介質(zhì)做功和軸承阻力的作用下較緩和的停止了轉(zhuǎn)動。

綜上所述，GB201壓縮機出現(xiàn)反轉(zhuǎn)是由于裂解氣壓縮機沒有在正向轉(zhuǎn)速降至零前將系統(tǒng)的壓力平衡掉，系統(tǒng)存在反向推動力引起壓縮機轉(zhuǎn)子反向轉(zhuǎn)動。

3、預(yù)防措施

3.1建議請設(shè)計部門對機組反向轉(zhuǎn)動力進行核算，以保證在正向轉(zhuǎn)速降為零之前，使機組系統(tǒng)壓力達到平衡。

3.2三段出口增加放火炬管線及停車聯(lián)鎖打開功能，五段出口放火炬閥增設(shè)停車聯(lián)鎖打開功能，從而保證機組系統(tǒng)壓力快速平衡。

3.3建議將一段入口放火炬壓力控制設(shè)定值適當(dāng)提高。

3.4鑒于GB201歷次非計劃性停車存在反轉(zhuǎn)的情況，建議組成GB201反轉(zhuǎn)問題攻關(guān)小組，找出反轉(zhuǎn)原因，并利用大修機會予以解決。

4、結(jié)論

通過對S8000在線監(jiān)測系統(tǒng)和DOC歷史記錄分析，找出機組停車時產(chǎn)生反轉(zhuǎn)的原因是裂解氣壓縮機沒有在正向轉(zhuǎn)速降至零前將系統(tǒng)的壓力平衡掉，系統(tǒng)存在反向推動力引起壓縮機轉(zhuǎn)子反向轉(zhuǎn)動，并提出了處理方法。

（作者單位：天津石化公司）