加氫裝置汽輪機調(diào)速系統(tǒng)改造

（中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽 471012）

1 機組基本情況

某廠離心式壓縮機C3102為1 Mt/a催柴加氫裝置的循環(huán)氫壓縮機，由汽輪機驅(qū)動，裝置原設計規(guī)模為0.8 Mt/a，后進行擴能改造為現(xiàn)在的加工量。裝置于1992年5月初步建成，機組由日本石川島播磨于1978年制造，其開、停機的操作模式為：

（1）手動低速暖機；

（2）手動跨越臨界轉速直至最低連續(xù)轉速7600 r/min后，WOODWARD-505調(diào)速系統(tǒng)開始介入工作；

（3）根據(jù)生產(chǎn)需求，在WOODWARD-505調(diào)速系統(tǒng)控制柜上升、降速操作；

（4）停機時在調(diào)速系統(tǒng)上手動降低轉速至7600 r/min后按停機按鈕進行停機。

美國WOODWARD PLC控制器具有精度、靈敏度較高、可編程、易于計算機控制、可防止誤操作等優(yōu)點[1]，但該機組的開、停機模式較為落后，其開機過程完全依靠人員手動操作，存在著升速速率難以控制、操作難度大、操作不便利的問題；停機過程為急停模式，停機過程中機組會受到較大的熱沖擊，該操作對機組部件會造成不良影響。

2 調(diào)速系統(tǒng)改造

2.1 機組基本情況

循環(huán)氫壓縮機C3102蒸汽進汽輪機蒸汽室前有三道閥門隔離，主隔離閥、危急閥、調(diào)速汽門：主隔離閥為現(xiàn)場手閥；危急閥為半自動閥，遠程僅能控制閥門關閉，不能實現(xiàn)自動打開；調(diào)速汽門為全自動閥，閥門閥位通過WOODWARD-505控制，現(xiàn)場蒸汽流程如圖1所示，機組的參數(shù)如表1所示。

2.2 過流部件密封性測試及電液轉換器測試

2.2.1 測試目的

為了解機組的具體情況，在大檢修機組停機后需要對其WOODWARD-505調(diào)速系統(tǒng)的信號進行測試，對其速關閥、調(diào)速汽門的密閉性進行確認，確認機組的控制系統(tǒng)是否具備改造條件。主要在于以下3個方面：

（1）確認WOODWARD-505控制信號量程；

（2）確認電液轉換器是否工作正常；

（3）確認調(diào)速汽門閥碟與閥座是否存在內(nèi)漏現(xiàn)象。

圖1 汽輪機現(xiàn)場蒸汽流程

表1 機組參數(shù)

2.2.2 測試方法

（1）運行部做好配合工作并制定應急預案，如果出現(xiàn)異常情況按照應急預案處理。保運單位安排好配合人員、準備好作業(yè)工具，并與運行部進行作業(yè)前的確認。

（2）運行部確?，F(xiàn)場具備測試條件，確認主隔離閥、速關閥（危急閥）、背壓蒸汽并網(wǎng)閥處于關閉狀態(tài)，背壓蒸汽放空閥、機體排凝閥處于打開狀態(tài)。

（3）確認調(diào)速汽門控制命令信號線，拆除信號線接線端子用合適電阻短接，防止回路報警導致WOODWARD-505異常。

（4）檢查機組油系統(tǒng)壓力、溫度正常，啟動WOODWARD-505調(diào)速器，用信號發(fā)生器對調(diào)速汽門送信號（如果信號發(fā)生器信號達不到WOODWARD-505的要求，可通過24V電源回路串聯(lián)電阻充當信號發(fā)生器），現(xiàn)場確認調(diào)速汽門開度，判斷調(diào)速汽門是否動作正常以及調(diào)速汽門的正反作用，做好相關記錄。

（5）如果測試4正常，將蒸汽暖管至速關閥前，確保蒸汽并網(wǎng)閥關閉、背壓放空閥打開，機體排凝閥打開，暖管完成以后再進行調(diào)速汽門內(nèi)漏測試。

（6）用信號發(fā)生器使調(diào)速汽門全關，打開主隔離閥后緩慢手動打開速關閥，通過觀察汽輪機排凝和現(xiàn)場轉子是否轉動來判斷速關閥與調(diào)速汽門是否內(nèi)漏，如果不內(nèi)漏再緩慢打開速關閥，期間要注意觀察主汽門是否存在內(nèi)漏現(xiàn)象，直至速關閥全開。

（7）如果測試6過程中發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)汽門內(nèi)漏則測試終止。

2.2.3 改造工作量

原汽輪機控制系統(tǒng)采用的是電液控制系統(tǒng)（EHC），其所有的輸入量及控制量均以電信號的型式出現(xiàn)，最后經(jīng)電液轉換器將電信號轉換為相應的液壓信號，控制驅(qū)動蒸汽閥門的液壓油，該系統(tǒng)具有測速范圍大，測速精度高、穩(wěn)定可靠的特點[2]。因此本次改造不須對電液控制系統(tǒng)進行改造，本次改造拆除了原505調(diào)速器，更新了相應的信號線，SIS系統(tǒng)輸出信號利用信號轉換器接入電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入信號以實現(xiàn)控制。

2.2.4 機組控制參數(shù)，如表2

表2 機組初始升降速參數(shù)

表3 優(yōu)化后升降速參數(shù)

3 機組運行情況及存在的問題

3.1 機組運行情況

由于該機組老舊，隨機資料中無汽輪機調(diào)節(jié)汽閥的性能曲線，在上一周期的日常運行過程中，汽輪機的靜態(tài)輸出不會超過30%。在初次試機過程中，由于機組初始負荷低，汽輪機的靜態(tài)輸出在1.5%左右時，轉速即超過了2000 r/min，由于設定目標值為1500 r/min，靜態(tài)輸出波動極大，在0%～1%之間波動，轉速波動大，運行極不平穩(wěn)。

為了解決啟動初期靜態(tài)輸出波動過大的問題，在程序中增加了轉速保持的功能，只要監(jiān)測到機組轉速超過500 r/min，表示機組已經(jīng)沖轉，則機組的靜態(tài)輸出保持在當前狀態(tài)下120 s，避免靜態(tài)輸出大幅波動；鑒于機組初始負荷太小，靜態(tài)輸出輕微變化就會加大影響轉速，因此將暖機1、暖機2的設定轉速修改為2000 r/min，不僅有利于穩(wěn)定靜態(tài)輸出，還能避免蒸汽耗量大幅波動影響低速暖機效果；由于機組整體尺寸較小，機組在短時間內(nèi)就能夠均勻受熱，為減少蒸汽消耗，對機組的暖機時間進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的參數(shù)如表3。

通過上述的優(yōu)化措施，機組轉速實現(xiàn)了按照表3參數(shù)進行控制的目標。

該機組軸系共設置有8個振動遠傳監(jiān)控參數(shù)，4個水平振動，4個垂直振動。機組開機過程中在越過第一臨界區(qū)間時，水平振動與垂直振動均有上升，但越過臨界后各振動恢復到正常的數(shù)值，證明此次機組調(diào)速系統(tǒng)改造是成功的。表4為開機過程中軸系各參數(shù)振動的最大值。

表4 開機過程中的軸振動的最大值 單位：μm

3.2 存在的問題

（1）調(diào)速系統(tǒng)改造后，機組啟動前靜態(tài)輸出為0后需要將速關閥手動全開，但是出現(xiàn)了閥碟跟蒸汽室閥座密封不嚴的情況，導致機組靜態(tài)輸出為0時，機組就轉起來。因此需要在下次檢修時對閥碟與閥座的密封面進行檢查，但也存在機組設計時對閥碟的密封性能要求不像現(xiàn)在要求這樣嚴格，因為之前采用的是手動開機的方式，在該模式下開機時靜態(tài)輸出為100%，采用手動開速關閥的方式來控制轉速暖機、穿越臨界的方式，因此在靜態(tài)輸出為0%時允許一定的泄漏。

（2）改造后雖然實現(xiàn)了自動停機的功能，但機組靜態(tài)輸出即使為0時，機組的轉速仍然維持在2000 r/min左右，需要手動關閉速關閥來停運機組。但機組在降低轉速跨越臨界的時候振動平穩(wěn)，無異常。

4 結語

經(jīng)過本次大檢修對調(diào)速系統(tǒng)進行的優(yōu)化改造，成功解決了原先機組開機過程中升速速率難以控制、操作難度大、操作不便利等問題。設置了暖機/目標程序，即開發(fā)了自動暖機、開停機程序，實現(xiàn)了低速暖機、自動跨越臨界、自動控制機組轉速的目標，降低了員工的勞動強度，簡化了開機操作，提高了設備運行水平。