氫氣增壓汽輪機(jī)軸振動(dòng)增大原因及解決措施

王 添

（中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東青島266500）

某煉化公司180×104t/a連續(xù)重整裝置采用UOP的3代超低壓連續(xù)重整反應(yīng)與再生工藝技術(shù)。裝置設(shè)2臺(tái)多級(jí)離心壓縮機(jī)組，即重整循環(huán)氫壓縮機(jī)K-201和氫氣增壓壓縮機(jī)K-202，均位于含氫氣體系統(tǒng)中，用以實(shí)現(xiàn)含氫氣體的循環(huán)與外送。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 流程簡(jiǎn)述

重整原料經(jīng)重整反應(yīng)后進(jìn)入重整產(chǎn)物分液罐D(zhuǎn)-201，D-201頂含氫氣體經(jīng)K-201增壓后大部分作為循環(huán)氫返回至重整反應(yīng)系統(tǒng)，剩余部分氣體經(jīng)空冷A-202冷卻后至D-202分液，其頂部氣體經(jīng)增壓機(jī)K-202的1級(jí)壓縮后，再經(jīng)空冷A-203冷卻后進(jìn)入D-203分液，其頂部氣體再進(jìn)入K-202，進(jìn)行2級(jí)壓縮后，與經(jīng)過泵P-201升壓后的重整生成油進(jìn)行再接觸以回收含氫氣體中的輕烴。再接觸罐D(zhuǎn)-204頂分離出的氫氣經(jīng)脫氯后進(jìn)氫氣管網(wǎng)供外部加氫裝置使用。

考慮到機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，K-202需要避開喘振工況，在K-202的1、2級(jí)壓縮機(jī)出口均設(shè)置了防喘振控制閥，防止機(jī)組發(fā)生喘振，流程見圖1。

1.2 工藝控制

K-201需完成重整循環(huán)氫輸送和重整產(chǎn)氫1級(jí)壓縮的任務(wù)，K-202需完成將K-201出口1級(jí)增壓的重整產(chǎn)氫增壓送至氫管網(wǎng)的任務(wù)。重整反應(yīng)產(chǎn)物分液罐D(zhuǎn)-201壓力是關(guān)系到裝置平穩(wěn)操作及反應(yīng)性能的重要控制參數(shù)，工藝要求必須穩(wěn)定［1］。因重整是產(chǎn)氫反應(yīng)，故重整產(chǎn)氫必須經(jīng)K-201的1級(jí)增壓后再由K-202繼續(xù)增壓后送至管網(wǎng)，增壓氫量過少或過多D-201壓力都無法穩(wěn)定，所以需要用增壓氫量來控制D-201壓力。

圖1 壓縮機(jī)系統(tǒng)流程

D-201壓力控制回路見圖2。

圖2 D-201壓力控制回路

D-201壓力控制方案為：K-201入口罐D(zhuǎn)-201壓力（PIC-20801）—K-202入口罐D(zhuǎn)-202壓力（PIC-21001A）—?dú)錃庠鰤簷C(jī)K-202轉(zhuǎn)速控制器（SIC-26404）多串級(jí)控制，即通過調(diào)整K-202轉(zhuǎn)速調(diào)整氫氣外送量，而達(dá)到控制D-201壓力的作用。

1.3 設(shè)備概況

K-201（BCL904+BCL905）、K-202（BCL707+BCL708）均采用沈鼓1拖2型機(jī)組（1臺(tái)汽輪機(jī)帶動(dòng)2臺(tái)壓縮機(jī)），以3.5 MPa蒸汽驅(qū)動(dòng)的背壓式汽輪機(jī)（K-201背壓為0.45 MPa，K-202背壓為1.0 MPa）為其驅(qū)動(dòng)機(jī)。其設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)見表1、2。

表1 K-201汽輪機(jī)技術(shù)參數(shù)

表2 K-202汽輪機(jī)技術(shù)參數(shù)

2 問題描述

由于疫情影響，重整裝置加工負(fù)荷降低，最低降至53%。由于低負(fù)荷運(yùn)行，重整反應(yīng)產(chǎn)氫量降低，K-201、K-202壓縮氣體量相應(yīng)降低；產(chǎn)氫量減少導(dǎo)致重整反應(yīng)器壓力下降，為維持壓力，需增大循環(huán)氫量。提高K-201返回重整反應(yīng)器的循環(huán)氫量勢(shì)必導(dǎo)致K-202的壓縮氣體量進(jìn)一步降低。

當(dāng)裝置加工負(fù)荷降至80%、K-202入口流量降至70 000 Nm3/h，汽輪機(jī)軸振動(dòng)開始出現(xiàn)升高趨勢(shì)，而后隨著裝置加工負(fù)荷的持續(xù)降低，汽輪機(jī)軸振動(dòng)峰值最高達(dá)到77μm。軸振動(dòng)偏高會(huì)加速汽輪機(jī)軸承磨損，不僅增加了設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，而且對(duì)裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行造成很大隱患［2，3］。裝置滿負(fù)荷與最低負(fù)荷53%時(shí)K-202運(yùn)行參數(shù)對(duì)比見表3。

表3 裝置滿負(fù)荷與53%負(fù)荷時(shí)K-202運(yùn)行參數(shù)

3 問題分析

3.1 研究汽輪機(jī)軸振動(dòng)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

由于K-202汽輪機(jī)軸振動(dòng)問題是在裝置加工負(fù)荷降低的時(shí)候產(chǎn)生的，所以首先從裝置運(yùn)行狀態(tài)的變化，也就是加工負(fù)荷降低角度來分析問題，以尋求加工負(fù)荷降低與軸承增大之間的關(guān)聯(lián)。

裝置加工量直接關(guān)系到重整反應(yīng)產(chǎn)氫量，加工量降低則產(chǎn)氫量降低，相應(yīng)的K-202的入口流量降低。但是產(chǎn)氫量的影響因素很多，比如原料組成、反應(yīng)苛刻度以及催化劑性能等等，所以裝置的加工負(fù)荷與產(chǎn)氫量沒有必然的對(duì)應(yīng)關(guān)系［4］，不能直接用來關(guān)聯(lián)K-202的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，用K-202的入口流量來關(guān)聯(lián)K-202的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)更為準(zhǔn)確、直觀。

K-202的入口氣體來自D-202頂，氣體流量表測(cè)量波動(dòng)較大較難觀察。而D-202頂氣體流量與D-202壓力直接相關(guān)，所以可用D-202壓力來代替K-202的入口流量來關(guān)聯(lián)K-202的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。由上述工藝控制要求可知，D-202壓力控制K-202轉(zhuǎn)速，所以用K-202轉(zhuǎn)速來關(guān)聯(lián)K-202的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)最為準(zhǔn)確。

觀察K-202汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)變化發(fā)現(xiàn)，在蒸汽耗量＜80 t/h、轉(zhuǎn)速＜6 350 rpm時(shí)，軸振動(dòng)開始增大，轉(zhuǎn)速越低軸振動(dòng)越大。由此可初步認(rèn)為K-202汽輪機(jī)的軸振動(dòng)與轉(zhuǎn)速降低有關(guān)，可能是進(jìn)入了臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子（即軸承）會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，振幅突然驟增且非常劇烈［5］。

在K-202啟動(dòng)的過程中，需要注意檢查透平在1 500 rpm、2 300 rpm下運(yùn)行情況，確認(rèn)正常后，點(diǎn)擊機(jī)組“越臨界轉(zhuǎn)速”按鈕，透平轉(zhuǎn)速將自動(dòng)快速越過臨界轉(zhuǎn)速，升至調(diào)速器控制轉(zhuǎn)速5 338 rpm下運(yùn)行。查閱相關(guān)資料，得知K-202汽輪機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速在2 500～5 200 rpm范圍內(nèi)。

但是觀察K-202汽輪機(jī)的運(yùn)行記錄發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速一直維持在6 000 rpm以上，處于正常運(yùn)行范圍內(nèi)，距離臨界轉(zhuǎn)速范圍還較遠(yuǎn)，但是考慮到臨界轉(zhuǎn)速只是規(guī)定了軸承發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)的情況，不排除由于靠近臨界轉(zhuǎn)速而使軸承振動(dòng)有升高的趨勢(shì)。

繼續(xù)對(duì)比K-202汽輪機(jī)的運(yùn)行記錄，發(fā)現(xiàn)此前K-202汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速有很多＜6 000 rpm的情況，軸振動(dòng)并未出現(xiàn)較大變化，由此可得知“K-202汽輪機(jī)的軸振動(dòng)與轉(zhuǎn)速降低有關(guān)”的設(shè)想不成立。

3.2 研究汽輪機(jī)軸振動(dòng)與喘振的關(guān)系

由于K-202采用1拖2型機(jī)組，1臺(tái)汽輪機(jī)帶動(dòng)2臺(tái)壓縮機(jī)，2臺(tái)壓縮機(jī)的定子與汽輪機(jī)的軸承通過聯(lián)軸器相連，通過汽輪機(jī)軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)2臺(tái)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行。如果壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，必然會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)軸承振動(dòng)升高。

對(duì)于離心式壓縮機(jī)來說，當(dāng)進(jìn)入機(jī)體的氣體流量小于機(jī)組該工況下的最小流量或背壓大于壓縮機(jī)出口壓力時(shí)，出口管道氣體會(huì)倒流至壓縮機(jī)；當(dāng)壓縮機(jī)機(jī)體出口壓力大于出口管道壓力時(shí)，壓縮機(jī)又開始排氣，氣流產(chǎn)生強(qiáng)烈的往復(fù)脈沖，氣流強(qiáng)烈的無規(guī)律震蕩引起機(jī)組強(qiáng)烈震動(dòng)，并發(fā)出“哮喘”或“吼叫聲”，此種現(xiàn)象稱為喘振［6］。

K-202的1、2級(jí)出口均設(shè)置了防喘振控制閥，當(dāng)壓比高、流量低時(shí)，防喘控制控制程序會(huì)打開防喘閥，將出口氣返回入口，防止機(jī)組喘振。K-202的防喘振控制經(jīng)過改造后使用美國壓縮機(jī)控制公司CCC控制系統(tǒng)，通過壓比高限防喘振控制和流量低限防喘振控制方案來進(jìn)行防喘振控制。

壓比高限防喘振控制即設(shè)置了壓縮機(jī)2級(jí)出口壓力高限控制（設(shè)定點(diǎn)2.3 MPa）和壓縮機(jī)1級(jí)入口壓力低限控制（設(shè)定點(diǎn)0.3 MPa）。當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定點(diǎn)時(shí)，打開回流閥，以保持壓力不超限；流量低限防喘振控制即CCC的喘振控制通過測(cè)量入口流量、出入口壓力、出入口溫度來對(duì)1級(jí)壓縮機(jī)和2級(jí)壓縮機(jī)分別實(shí)時(shí)計(jì)算出1個(gè)無量綱的S值作為控制的測(cè)量值，并以S值定義壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)在性能曲線圖中的精確坐標(biāo)位置，當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)在性能曲線圖中的坐標(biāo)位置進(jìn)入防喘振區(qū)域時(shí)，就會(huì)打開回流閥，防止喘振的發(fā)生［7］。

在K-202入口流量和壓力降低過程中，2級(jí)出口壓力和1級(jí)入口壓力沒有觸及壓比高限；入口流量的降低導(dǎo)致1級(jí)和2級(jí)壓縮機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)向防喘振區(qū)域靠近，但是未進(jìn)入防喘振區(qū)域，防喘振回流閥也未開啟?？紤]到防喘振區(qū)域設(shè)置有可能存在偏差，所以不排除壓縮機(jī)出現(xiàn)輕微喘振的可能性。

觀察分析壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)在汽輪機(jī)軸振動(dòng)增大的這段時(shí)間內(nèi)，1級(jí)和2級(jí)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)并沒有大幅度波動(dòng)的現(xiàn)象，定子溫度處于69～73℃之間、徑向振動(dòng)處于13～16μm之間，均為正常波動(dòng)范圍。所以可以排除“由于壓縮機(jī)喘振引起汽輪機(jī)軸振動(dòng)增大”的設(shè)想。

3.3 研究汽輪機(jī)軸振動(dòng)與功率的關(guān)系

K-202的1級(jí)壓縮機(jī)負(fù)責(zé)K-201出口氣體的1級(jí)增壓，2級(jí)壓縮機(jī)負(fù)責(zé)將1級(jí)壓縮機(jī)出口氣體增壓送至氫管網(wǎng)，壓縮過程可近似看做絕熱壓縮。

氫氣管網(wǎng)壓力保持穩(wěn)定，一般為1.9 MPa，不隨重整產(chǎn)氫量的變化而變化，所以在重整加工負(fù)荷降低、產(chǎn)氫量減少時(shí)，K-202入口壓力的降低必定導(dǎo)致K-202需要做更多的功（相同壓縮氣體量），才能保證將氣體增壓至氫氣管網(wǎng)壓力。

K-202的2級(jí)壓縮機(jī)負(fù)責(zé)將氣體增壓至氫氣管網(wǎng)壓力，也就是說K-202的2級(jí)壓縮機(jī)出口壓力必須保持穩(wěn)定，但是同時(shí)K-202的1級(jí)壓縮機(jī)出口壓力并沒有硬性的規(guī)定。所以一旦重整產(chǎn)氫量減少，K-202入口壓力下降，必定導(dǎo)致1級(jí)壓縮機(jī)出口壓力下降，相應(yīng)的2級(jí)壓縮機(jī)入口壓力下降，則2級(jí)壓縮機(jī)需要的功率增大（相同壓縮氣體量），然后就會(huì)提高壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，隨著壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速提高，1級(jí)壓縮機(jī)的功率也會(huì)相應(yīng)的增加。但是K-202汽輪機(jī)2側(cè)的1、2級(jí)壓縮機(jī)功率變化量無法確定，就可能會(huì)導(dǎo)致K-202汽輪機(jī)2側(cè)的壓縮機(jī)功率差距增大。K-202汽輪機(jī)2側(cè)的壓縮機(jī)功率相差過大導(dǎo)致汽輪機(jī)2側(cè)負(fù)荷不平衡，汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不好，使軸振動(dòng)增大。

接下來將計(jì)算K-202不同入口流量的狀態(tài)下，壓縮機(jī)和汽輪機(jī)的功率，并和K-202汽輪機(jī)軸振動(dòng)值作對(duì)比，以尋找功率與軸振動(dòng)之間的關(guān)系。裝置處理負(fù)荷降低期間，不同入口流量下K-202運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)見表4。

表4 不同入口流量下K-202運(yùn)行參數(shù)

理想氣體在離心機(jī)內(nèi)的壓縮過程和在控制閥內(nèi)的節(jié)流過程可視為絕熱過程，其過程理想做功如式（1）、（2）所示。

由式（1）可知，能耗與氣體流量、氣體入口溫度、壓比和氣體絕熱指數(shù)有關(guān)。查閱該裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，r變化范圍為1.26～1.36，為簡(jiǎn)化分析，K-202的1級(jí)壓縮絕熱指數(shù)可視為常數(shù)1.29，2級(jí)壓縮絕熱指數(shù)可視為常數(shù)1.3。

式中Ps—入口壓力；Pd—出口壓力；P0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力；Ts—入口溫度；Td—出口溫度；T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度；V—入口流量；Vd—出口流量；V0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下流量；r—?dú)怏w絕熱指數(shù)；Ws—過程軸功，大于0，為壓縮機(jī)對(duì)氣體所做的軸功；小于0，為氣體對(duì)用功或耗功設(shè)備所做軸功。

計(jì)算時(shí)需注意：表4中的壓力單位均為表壓，而公式（1）中的壓力單位均為絕壓，需要進(jìn)行換算；表4中的溫度單位均為攝氏度，而公式（1）中的溫度單位均為開爾文，需要進(jìn)行換算。進(jìn)而根據(jù)公式（1）、（2）對(duì)各級(jí)功率進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)用蒸汽做功對(duì)汽輪機(jī)功率進(jìn)行估算，計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 K-202壓縮機(jī)與汽輪機(jī)功率的計(jì)算結(jié)果

對(duì)于K-202，若汽輪機(jī)功率越小，1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值越大，則汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)越不平衡，軸振動(dòng)將增大。將1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比和汽輪機(jī)軸振動(dòng)做成趨勢(shì)圖，見圖3。

由圖3可以看出，排除數(shù)據(jù)采集偏差，1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比和汽輪機(jī)軸振動(dòng)存在相關(guān)趨勢(shì)，即1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比越大，汽輪機(jī)的軸振動(dòng)越高。

為了驗(yàn)證所得的結(jié)論，尋找與此次裝置加工負(fù)荷降低、汽輪機(jī)軸振動(dòng)增大類似的運(yùn)行狀態(tài)，來驗(yàn)證上述推論是否正確。裝置類似低負(fù)荷運(yùn)行情況下K-202的壓縮機(jī)和汽輪機(jī)功率計(jì)算見表6。

圖3 壓縮機(jī)功率差值占比與軸振動(dòng)趨勢(shì)

表6 類似情況下K-202壓縮機(jī)與汽輪機(jī)功率

將1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比和汽輪機(jī)軸振動(dòng)做成趨勢(shì)圖，見圖4。

圖4 壓縮機(jī)功率差值占比與軸振動(dòng)趨勢(shì)

由圖4可見，排除數(shù)據(jù)采集偏差，裝置類似低負(fù)荷運(yùn)行情況下，1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比越大，汽輪機(jī)的軸振動(dòng)越高，與上述推論相同，說明推論成立。

3.4 判定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)上述分析，可以得知1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比越大，汽輪機(jī)軸振動(dòng)越大。接下來將取多組數(shù)值，嘗試尋找汽輪機(jī)軸振動(dòng)增大的判定標(biāo)準(zhǔn)，見表7，并做成趨勢(shì)圖見圖5。

表7 壓縮機(jī)功率差值占比與軸振動(dòng)

圖5 壓縮機(jī)功率差值占比與軸振動(dòng)趨勢(shì)

由圖5可以看出，排除數(shù)據(jù)采集偏差，1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比＜0.07時(shí)，汽輪機(jī)軸振動(dòng)維持30μm左右；1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比＞0.07時(shí)，汽輪機(jī)軸振動(dòng)開始增大，并且占比越大，汽輪機(jī)的軸振動(dòng)越大。

4 問題解決

經(jīng)研究得知，減小1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比，是解決K-202汽輪機(jī)軸振動(dòng)增大的有效手段，可以從2方面入手：減小1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值或是增加汽輪機(jī)的功率。

4.1 減小1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值

K-202的1級(jí)壓縮機(jī)的功率比2級(jí)壓縮機(jī)功率大，要減小1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值，就需減少1級(jí)壓縮機(jī)的功率或是增加2級(jí)壓縮機(jī)的功率。

4.1.1減少1級(jí)壓縮機(jī)功率此處將2級(jí)壓縮機(jī)功率作為定量、1級(jí)壓縮機(jī)功率作為變量來討論。

通過公式（1）、（2）可知，若要減少1級(jí)壓縮機(jī)功率，可以降低其Pd/Ps，或降低其PsVs。

降低1級(jí)壓縮機(jī)的Pd/Ps，即降低Pd或提高Ps。降低Pd沒有直接手段，只能降低1級(jí)壓縮機(jī)入口流量、壓力，與提高Ps相矛盾；提高Ps又與降低PsVs相矛盾，功率變化難以確定。所以此方法不可行。

將壓縮氣體近似看做理想氣體，根據(jù)公式（2），若要降低PsVs則可以通過降低P0V0/T0或是降低Ts來實(shí)現(xiàn)。在入口氣體流量不變、組分不變的情況下，P0V0/T0=nR（n—物質(zhì)的量，R—普適氣體常量）為定值，無法調(diào)節(jié)。若要降低P0V0/T0則必須降低n，即降低入口氣體流量，但必定會(huì)降低2級(jí)壓縮機(jī)入口氣體流量，導(dǎo)致2級(jí)壓縮機(jī)的功率降低，與前提假設(shè)相矛盾；降低Ts，會(huì)使D-202內(nèi)的部分輕烴從氣相中析出，同樣會(huì)降低1級(jí)壓縮機(jī)入口氣體流量。所以此方法不可行。

4.1.2增加2級(jí)壓縮機(jī)功率此處將1級(jí)壓縮機(jī)功率作為定量、2級(jí)壓縮機(jī)功率作為變量來討論。

通過公式（1）、（2）可知，若要增加2級(jí)壓縮機(jī)功率，可以提高Pd/Ps，或是提高2級(jí)壓縮機(jī)的PsVs。

2級(jí)壓縮機(jī)出口壓力Ps關(guān)系到氫氣管網(wǎng)壓力，基本保持不變，提高Pd/Ps只需要降低Ps即可。但是降低Ps又與降低PsVs相矛盾，功率變化難以確定。所以此方法不可行。

在1級(jí)壓縮機(jī)運(yùn)行條件不變的情況下，提高2級(jí)壓縮機(jī)入口氣體流量可以采取2種方法：提高Ts使分液罐D(zhuǎn)-203中部分輕烴蒸發(fā)進(jìn)入含氫氣體，以及手動(dòng)稍開2級(jí)壓縮機(jī)防喘振閥將部分出口氣體返回至入口。同時(shí)，提高2級(jí)壓縮機(jī)入口氣體流量會(huì)提高K-202整體功率，也就會(huì)提高K-202汽輪機(jī)功率，對(duì)問題的解決也是有利的。

（1）提高Ts。在2級(jí)壓縮機(jī)入口氣體中混入部分輕烴，所以Ts不能提高太多，防止混入輕烴過多導(dǎo)致在2級(jí)壓縮的的過程中從氣相中析出，損壞壓縮機(jī)內(nèi)構(gòu)件，以Ts＜60℃為宜。隨后對(duì)措施進(jìn)行了實(shí)施應(yīng)用，實(shí)施前后對(duì)比見表8。

表8 提高Ts前后K-202運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

由表8可以看出，排除生產(chǎn)波動(dòng)和排除數(shù)據(jù)采集偏差，2級(jí)壓縮機(jī)入口溫度Ts提高后，入口氣體流量增加，功率增加，同時(shí)汽輪機(jī)的功率增加，1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比減小，軸振動(dòng)明顯降低，措施有效。

（2）開2級(jí)壓縮機(jī)防喘振閥。在裝置加工負(fù)荷持續(xù)降低，同時(shí)A-203已經(jīng)沒有調(diào)整余地來提高Ts的情況下，手動(dòng)稍開2級(jí)壓縮機(jī)防喘振閥將部分出口氣體返回至入口以增加入口氣體流量。措施實(shí)施前后對(duì)比見表9。

表9 稍開2級(jí)防喘振閥前后K-202運(yùn)行參數(shù)

由表9可以看出，排除生產(chǎn)波動(dòng)和排除數(shù)據(jù)采集偏差，稍開2級(jí)壓縮機(jī)防喘振閥后，入口氣體流量增加，功率增加，同時(shí)汽輪機(jī)的功率增加，1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比減小，軸振動(dòng)明顯降低，措施有效。

4.2 增加汽輪機(jī)功率

在入口氣體流量、組成不變情況下，1級(jí)壓縮機(jī)功率無法調(diào)節(jié)。若要改變?nèi)肟跉怏w流量、組成，可通過調(diào)整進(jìn)料量、組成來實(shí)現(xiàn)，但是裝置進(jìn)料量、組成需要通過全廠的物料平衡來調(diào)節(jié)，并和采購的原油有關(guān)，無法調(diào)整；也可以提高入口溫度Ts，使部分輕烴蒸發(fā)進(jìn)入含氫氣體，以及手動(dòng)稍開1級(jí)壓縮機(jī)防喘振閥將出口部分氣體返回至入口。

優(yōu)化后，提高1級(jí)壓縮機(jī)入口氣體流量，也就提高了K-202入口氣體流量，相當(dāng)于提高裝置負(fù)荷產(chǎn)生了更多含氫氣體，在理論上是可以增加汽輪機(jī)的功率并降低K-202汽輪機(jī)軸振動(dòng)。

但是由于調(diào)整K-202的2級(jí)壓縮機(jī)入口溫度和防喘振閥之后，汽輪機(jī)軸振動(dòng)偏高問題已經(jīng)解決。為保證裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)，不再嘗試不同方法進(jìn)行調(diào)整，以免造成生產(chǎn)波動(dòng)，產(chǎn)生不利影響。

5 結(jié)束語

重整裝置在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，產(chǎn)氫量大幅度降低，使氫氣增壓機(jī)K-202的1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值增大，同時(shí)汽輪機(jī)功率減小，從而1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比增大，導(dǎo)致汽輪機(jī)軸振動(dòng)增大。長(zhǎng)時(shí)間的軸振動(dòng)偏高會(huì)加速汽輪機(jī)軸承磨損，不僅增加設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，且對(duì)裝置平穩(wěn)運(yùn)行造成隱患。針對(duì)具體原因，從壓縮功率公式角度出發(fā)，依據(jù)減少裝置調(diào)整波動(dòng)的原則，僅通過提高2級(jí)壓縮機(jī)入口氣體溫度和稍開2級(jí)壓縮機(jī)防喘振閥，減少了1、2級(jí)壓縮機(jī)功率差值在汽輪機(jī)功率中的占比，成功降低了汽輪機(jī)軸振動(dòng)，消除了設(shè)備隱患，保障了裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行。