于 良,張學衡,曹志敏
(中昊光明化工研究設計院有限公司,遼寧 大連 116031)
隨著我國工業(yè)發(fā)展越來越快,生產設備更新迭代越加迅速,大型機組的運行已經由控制系統(tǒng)代替人員操作。但機組的第一步開車仍然需要操作人員去執(zhí)行,而離心式壓縮機這類大型機組設備是化工生產系統(tǒng)的心臟,若出現故障將對化工生產造成嚴重影響。因此,規(guī)范操作方式、認真學習正確開啟大型機組的方法顯得尤為重要。本文介紹了離心式壓縮機組的使用方法及系統(tǒng)開車操作方式。
離心式壓縮機的做功方式是氣體被吸入室吸入,并通過轉子對氣體進行做功,以增加氣體壓力、速度和溫度,氣體進入擴散器以降低速度并進一步增加壓力,最后一級的高壓氣體通過離心室和出口管排出,其中的彎曲回流裝置主要作用是引導氣體流向下一級繼續(xù)壓縮。由于壓縮過程中氣體溫度升高,氣體在高溫下壓縮時能耗會急劇增加。為降低壓縮能耗,高壓離心壓縮機在壓縮過程中采用中冷器降溫。也就是說,來自中間級出口的壓縮氣體不直接進入下一級,而是被引入蝸輪室和出口管外進行冷卻,冷卻后的低溫氣體通過吸入室進入下一個壓縮級。離心式壓縮機由許多零件組成,根據其功能組成不同,分為轉子和機架部分,其中壓縮機的旋轉部件為轉子,非旋轉部件和組件為機架[1]。
離心式壓縮機組是由汽輪機與壓縮機共同組成的一套設備組。
離心式壓縮機組在啟動前應在離心式壓縮機出口進行放空處理,保持系統(tǒng)處于微正壓狀態(tài)。等工藝反應結束后,把整個系統(tǒng)串在一起并繼續(xù)補充氮氣進行系統(tǒng)置換。然后將系統(tǒng)充壓氣密,待合格后做好開車準備。
首先進行蒸汽暖管,壓縮機沖轉至1500 r/min,需要在此轉速下暖機20 min以上。全面檢查汽輪機的聲音、振動、軸位移、油溫、油壓、缸體膨脹等參數,若發(fā)現異常,立即停車,待查清原因處理合格后方可重新啟動。
待一階暖機達到時間后進入二階暖機。壓縮機速率以300 r/min升至3000 r/min,需要在此轉速下再暖機20 min以上,檢查并記錄各運行參數。
待二階暖機達到時間后進入機組加速階段,壓縮機速率先以300 r/min升至3500 r/min,再以300 r/min的升速速率通過臨界轉速升速至4800 r/min,然后以600 r/min升速至8609 r/min。在此轉速下持續(xù)暖機20 min以上,檢查并記錄各運行參數。
當轉速達到8609 r/min保持正常運轉約30 min后,各疏水閥全部關閉,暖至汽輪機蒸汽切斷閥前。同時建立真空,軸封系統(tǒng)也要進行暖管。
復水系統(tǒng)投用,并確認復水泵流程的運行。關上外送調節(jié)閥的前后手動截止閥,切換到復水系統(tǒng)的自循環(huán),給復水系統(tǒng)上水,注意觀察復水器的液位。
此時抽真空系統(tǒng)投用,汽輪機軸封蒸汽暖至汽輪機壓力調節(jié)閥前,打開壓縮機蒸汽切斷閥,暖管至汽輪機消音器,消音器過熱后暖至速關閥前蒸汽導淋閥門,并可以切換到自動控制,等待隨時開車。
工藝側待氣密合格且能保住壓力后方可啟動壓縮機。開車后為氮氣工況,待氧含量穩(wěn)定后需要切至短循環(huán),引工藝氣進行置換。當復水器液位穩(wěn)定之后盡快切換建立長循環(huán)。
在投用壓縮機附屬系統(tǒng)時,一定要注意參數是否正常。當復水泵在自循環(huán)的時候,發(fā)現熱井液位保不住且外送,手動截止閥處于關閉狀態(tài),此時因為還沒有開車,水封閥一直向外排水,且沒有補充的新水。這時需要在開車前微開熱井上水手動閥,待壓縮機運行穩(wěn)定后再打到全開狀態(tài)。若復水器下方熱井液位計沒有液位,需要進行排氣處理,直到保持住熱井液位在滿量程的70%~80%,否則就需要進行維修。
在此過程中還需要注意噴淋的流程,這是日常工作中經常被忽略的地方,因為冬天防凍凝的時候此處有加裝盲板。在離心式壓縮機暖機的過程中排氣溫度會非常高,為防止高溫跳車,必須時刻注意確認蒸汽暖管的溫度。一般要觀察汽輪機速關閥前導淋的溫度,此處的流動蒸汽狀態(tài)較為穩(wěn)定,比速關閥前的測量更為準確。另外汽輪機缸體排凝線要全部打開,避免缸體帶液。
再者就是二次油的問題,在多次檢修中,驗證了二次油如果出現狀況會造成機組的運行波動,這也是在操作中解決問題的思路。
開車后,按照升速曲線進行升速,要求達到預定轉速后再停頂軸油泵。在第二次沖轉穩(wěn)定后,缸體排凝就可以關閉。當達到最小可調轉速后,關閉現場放空閥,迅速提升轉數,通過汽輪機防喘閥調節(jié)裕度。
運行過程中氧含量一直居高不下,在停車的時候可以忽略。但開車后若氧含量還是偏高就要引起重視,需要查整個系統(tǒng)的漏點。按照以往經驗,在防喘閥位置、靜態(tài)混合器位置和膨脹節(jié)吹掃導淋處等容易出現系統(tǒng)漏點[2]。
圖1 壓縮機暖機防喘曲線圖
當壓縮機組出現事故緊急停車時,不允許立即對機組動手盤車,應在轉子靜止的位置作出記號。待油系統(tǒng)正常后,先將轉子盤旋轉180°后靜待一段時間,待轉子調直后再根據具體情況進行盤車及其它處理。
壓縮機發(fā)生喘振時應立即開大防喘振閥,并根據喘振原因做出相應調整。若工藝氣/N2比值偏高造成氣體分子量降低而引起喘振,應調整工藝氣/N2比至3∶1。若吸氣壓力降低造成喘振則是吸氣過濾器發(fā)生堵塞,應立即進行吸氣管線清掃。
若由于中冷器冷卻水流動不暢或水溫過高而造成換熱效果降低,應及時處理。
蒸汽參數驟降導致機組轉速下降,應及時調節(jié)。系統(tǒng)加減負荷時,汽輪機蒸汽量調解不當會造成升壓速度大于升速速度或降速速度大于降壓速度,此時是調速器故障造成的轉速下降,應進行檢查處理。
當機組真空度下降則需要降低負荷,開啟開車抽負器并及時查找原因給予處理。若中冷器液位升高,應檢查冷凝液泵的運行情況,必要時換泵檢查液位調節(jié)器的功能和調節(jié)閥動作情況。若空氣竄入真空系統(tǒng),應檢查汽輪機軸封供汽壓力,若軸封壓力低,則會造成空氣漏入真空系統(tǒng)。同時檢查安全閥密封水流動情況,防止因水封中斷出現漏氣。確保真空系統(tǒng)的設備、管線無漏氣情況。
若進氣溫度急劇下降,蒸汽帶水造成水沖擊的表現為:機組振動加劇,軸封排氣為白色或測出水滴,蒸汽管內有水擊聲,轉子軸向位移增大,表冷器真空度下降,推力軸瓦溫度及回油溫度升高。確認發(fā)生水沖擊時,應采取如下措施:緊急停機迅速破壞真空,打開氣缸及蒸汽管線上的疏水閥進行疏水,記錄轉子的惰走時間,并在惰走時仔細傾聽機內有無異聲,以判定內部有無損壞。
停車時汽輪機軸彎曲較大會引起機組振動,主要體現在開車升速時。應立即降低轉速,延長低速暖機時間。若振動逐漸增大,應改變負荷試運行,做頻譜分析查找振動原因;若透平一級后壓力高,應減輕壓縮機的負荷;若蒸汽流道結垢,情況嚴重時應加負荷或停機進行清洗。
在現代化工生產系統(tǒng)中,離心式壓縮機是一個重要的組成部分,因此它在化學工業(yè)中的應用成為必須要掌握的內容。而離心式壓縮機組的開車、停車、事故應變措施及壓縮機組的維護保養(yǎng)是其中的重點部分,掌握好離心式壓縮機組的正確操作及合理的維護保養(yǎng)方法是離心機組平穩(wěn)運行的根本保證。