丙烯壓縮機(jī)性能不達(dá)標(biāo)問題案例分析

田帥　王利勇　薛吉

摘? ?要：某項(xiàng)目在操作壓縮機(jī)組至額定工況的過程中，發(fā)現(xiàn)由于壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速限制，壓縮機(jī)僅能在正常工況下運(yùn)行，機(jī)組無法提升到額定工況。由于機(jī)組性能不達(dá)標(biāo)，無法滿足工藝系統(tǒng)的要求，因此不得不對(duì)機(jī)組的性能做整體的分析及研究，找出問題的原因，尋求最佳解決方案。本文結(jié)合壓縮機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)整套機(jī)組進(jìn)行了全面的分析及闡述，最終得出了處理方案。

關(guān)鍵詞：性能不達(dá)標(biāo)? 轉(zhuǎn)速無法提升? 丙烯壓縮機(jī)

中圖分類號(hào)：TQ05? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（c）-0067-02

機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)：本機(jī)組背壓式汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)一段2級(jí)，級(jí)間抽氣。設(shè)計(jì)工況，轉(zhuǎn)速8505rpm，一段進(jìn)口氣量215185Nm3/h，進(jìn)口壓力0.655MPa（G），進(jìn)口溫度10℃，介質(zhì)氣丙烯，分子量42.07;抽氣壓力1.275MPa（G），抽氣溫度42.6℃;出口壓力1.682 MPa（G），出口溫度57.9℃，出口流量33700Nm3/h，功率5430kW。汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)氣壓力約3.8MPa（G），進(jìn)汽溫度430+15-15℃，額定轉(zhuǎn)速8877rpm，排氣壓力約1.1MPa（G）。

1? 問題描述

壓縮機(jī)接近設(shè)計(jì)正常工況負(fù)荷運(yùn)行，此時(shí)汽輪機(jī)主氣閥門全開，無法提升壓縮機(jī)負(fù)荷至額定工況。數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)速8032rpm，一段進(jìn)氣量217425Nm3/h，進(jìn)口壓力0.679MPa（G），進(jìn)口溫度10.4℃，分子量42.07;抽氣壓力1.238MPa（G），抽氣溫度41.9℃;出口壓力1.52 MPa（G），出口溫度53.1℃，出口流量32963Nm3/h。

2? 排查方向

排查壓縮機(jī)及汽輪機(jī)設(shè)計(jì)選型及實(shí)際運(yùn)行氣動(dòng)、效率情況;其次排查工藝流程、管線及運(yùn)行情況，目的解決汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速無法提升問題。

（1）工藝管線上各壓力、溫度、流量計(jì)是否存在問題，控制畫面顯示值是否存在問題。（2）壓縮機(jī)設(shè)計(jì)選型是否存在問題。（3）核算壓縮機(jī)氣動(dòng)性能、功率。（4）排查工藝管路是否存在泄漏問題。（5）排查蒸汽品質(zhì)是否達(dá)標(biāo)。（6）排查汽輪機(jī)設(shè)計(jì)選型是否存在問題。

3? 原因分析

（1）排查工藝管線及蒸汽管線各壓力、溫度、流量計(jì)等儀表不存在問題，安裝位置符合要求，儀表無漏點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)按照要求組態(tài)、編程，沒有發(fā)現(xiàn)問題。根據(jù)運(yùn)行顯示的壓力、壓差、溫度等數(shù)據(jù)核算流量值與控制畫面顯示基本一致。

（2）壓縮機(jī)設(shè)計(jì)選型上不存在問題，葉輪選型及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范及使用要求。查詢同型號(hào)壓縮機(jī)應(yīng)用業(yè)績(jī)較廣，沒有發(fā)生同類事件。

（3）選取三個(gè)不同運(yùn)行工況分別進(jìn)行核算對(duì)比（見表1、表2、表3）。計(jì)算值各段入口條件與運(yùn)行值一致、分子量與設(shè)計(jì)值一致。在保持一段入口參數(shù)、機(jī)組轉(zhuǎn)速與運(yùn)行一致的前提下，計(jì)算壓縮機(jī)1、2段出口壓力和溫度是與運(yùn)行值非常接近的。實(shí)際運(yùn)行各段出口溫度稍微比計(jì)算值略高，推斷為由于機(jī)組內(nèi)部循環(huán)泄露的微量影響，對(duì)機(jī)組性能的影響是可以忽略的。工況 1 運(yùn)行畫面中 2 返 1 防喘振閥門（FV12039）開度為 5%。由于防喘振閥門有微量開度，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)出口背壓降低，有泄壓效果，故實(shí)際的壓縮機(jī) 2 段出口壓力要比顯示值略高。針對(duì)以上 3 種工況進(jìn)行核算后，壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行與核算結(jié)果非常吻合，不存在壓縮機(jī)有性能偏差問題。因汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速無法提升轉(zhuǎn)速，所以導(dǎo)致壓縮機(jī)的入口流量、壓比達(dá)不到額定工況。懷疑：蒸汽品質(zhì)是否達(dá)標(biāo)、蒸汽管道是否存在節(jié)流、汽輪機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

①通過各段顯示的壓力、差壓值可以看出氣管路不存在泄露或堵塞現(xiàn)象。

②排查蒸汽條件，根據(jù)畫面顯示參數(shù)仍在要求范圍;汽輪機(jī)葉輪是否發(fā)生結(jié)垢問題，導(dǎo)致耗汽量大、效率低，需要全開主汽閥門才能保持目前設(shè)計(jì)正常工況，只能計(jì)劃停機(jī)拆檢汽輪機(jī)驗(yàn)證。

③核查汽輪機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，復(fù)查前期提交汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，與當(dāng)初汽輪機(jī)設(shè)計(jì)提供的數(shù)據(jù)偏差不大。但實(shí)際汽輪機(jī)運(yùn)行功率比壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行功率大1000kW，而轉(zhuǎn)速達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速，理論上無法解釋。建議排查蒸汽品質(zhì)、計(jì)劃停機(jī)時(shí)拆檢汽輪機(jī)。

4? 改進(jìn)方案

計(jì)劃停機(jī)時(shí)拆檢汽輪機(jī)確認(rèn)葉輪是否結(jié)垢，并檢查蒸汽管道是否發(fā)生節(jié)流現(xiàn)象。鑒于壓縮機(jī)及汽輪機(jī)均進(jìn)行了理論及實(shí)際核算，均沒有發(fā)現(xiàn)問題;如有條件可進(jìn)行第三方檢測(cè)確認(rèn)問題根本原因。

5? 改進(jìn)效果

經(jīng)確認(rèn)蒸汽品質(zhì)不存在問題，蒸汽壓力及溫度在設(shè)計(jì)要求范圍。同時(shí)對(duì)蒸汽管道進(jìn)行核算及實(shí)際確認(rèn)，沒有發(fā)生節(jié)流現(xiàn)象，可以保證蒸汽流量的準(zhǔn)確?，F(xiàn)場(chǎng)停機(jī)拆檢發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)葉輪沒有大面積結(jié)構(gòu)問題，且重新清洗、復(fù)查后再次啟機(jī)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速仍無法達(dá)標(biāo)。綜上所述，剩下的疑點(diǎn)存在：汽輪機(jī)設(shè)計(jì)選型存在問題，目前的汽輪機(jī)無法滿足實(shí)際的使用需求。按計(jì)劃進(jìn)行第三方檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)整改工作。

6? 結(jié)語

壓縮機(jī)負(fù)荷無法提升至額定工況，根本原因?yàn)槠啓C(jī)轉(zhuǎn)速無法提升。而汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速無法提升需要綜合性分析，涉及方面廣、專業(yè)性強(qiáng)，首先排查儀表顯示是否存在問題，汽輪機(jī)及壓縮機(jī)均需要進(jìn)行氣動(dòng)、能耗、效率核算，如果必要需要第三方進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

[1] API617-煉油.化工及天然氣工業(yè)用離心壓縮機(jī)[Z].

[2] API612-石油.石油化學(xué)和天然氣工業(yè)專用汽輪機(jī)設(shè)備[Z].

[3] JB3165-1999.離心和軸流式鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)熱力性能試驗(yàn)[Z].