離心式壓縮機試車故障分析及解決措施

李強,賈武軍,趙龍,趙雄偉

(陜煤集團榆林化學有限責任公司乙二醇工廠,陜西 榆林 719000)

1 常見試車故障

離心式壓縮機組試車常見故障有壓縮機汽輪機本體故障、防喘振系統(tǒng)故障、軸系故障、潤滑油系統(tǒng)故障、機組控制系統(tǒng)、真空凝液系統(tǒng)故障等[1]。

2 故障分析及解決措施

(1)汽輪機調(diào)速閥閥位不準確,無法進行調(diào)速功能:原因分析是汽輪機二次油油壓與閥位不對應導致調(diào)速不準確,經(jīng)過調(diào)節(jié)電液轉(zhuǎn)換器及調(diào)速閥限位進行解決。

為避免此類故障出現(xiàn),啟機前提前進行機組聯(lián)調(diào)聯(lián)試,機組聯(lián)鎖調(diào)試分為靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試主要檢測信號傳輸有無異常,動態(tài)調(diào)試主要測試機組聯(lián)鎖停機信號是否存在異常。

動態(tài)調(diào)試前保證速關閥動作正常,蒸汽未引至速關閥前,動態(tài)調(diào)試重點關注機組超速試驗、現(xiàn)場緊急停車按鈕聯(lián)鎖停機試驗、現(xiàn)場危急遮斷器聯(lián)鎖停機試驗、中控緊急停車按鈕聯(lián)鎖停機延時、中控輔操臺緊急停車按鈕聯(lián)鎖試驗、軸系系統(tǒng)聯(lián)鎖停機試驗、盤車電機允許啟機測試、油泵事故油泵聯(lián)鎖自啟調(diào)試、備泵自啟和事故油泵自啟調(diào)試、空冷島風機自動步序、手動啟動、投自動PID整定測試、順流保護測試、逆流保護測試、空冷島風機油位、振動報警測試、凝結(jié)水泵單試、透平凝液管道沖洗、凝結(jié)水箱液位高高聯(lián)鎖自啟備泵聯(lián)鎖調(diào)試、液位低備泵自停聯(lián)鎖調(diào)試、液位低低凝結(jié)水泵運行泵停止聯(lián)鎖調(diào)試以及凝結(jié)水泵回流和外送調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖調(diào)試、射汽抽氣器閥門、主蒸汽閥門、軸封蒸汽、空冷防凍蒸汽和減溫減壓調(diào)節(jié)閥開度核對調(diào)試、輔操臺蜂鳴器測試等等。具體解決實施過程如下:

危急保安系統(tǒng):在汽輪機速關閥和調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)試之前,現(xiàn)場關閉驅(qū)動蒸汽手閥,防止速關閥前蒸汽竄入汽輪機,導致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。測定速關閥關閉油壓:在速關閥開啟后,降低速關油壓力,注意觀察并記錄速關閥產(chǎn)生關閉動作時的油壓值。關閉速關油管路閥門使得速關油壓力下降,油壓降至0.45 MPa以下,放緩降壓速率,記錄好速關閥動作時速關油壓。

調(diào)節(jié)系統(tǒng):查看潤滑油冷卻后供油總管油溫高于35 ℃,通過給定不同閥位,觀察錯油門動作情況,中控、現(xiàn)場進行記錄調(diào)試情況。通過控制比例杠桿的位置來取代原有的運動,從而控制二次油壓的變化,并且可以根據(jù)調(diào)節(jié)器的參數(shù)來確定油缸的運轉(zhuǎn)速度,同時也可以觀察到油缸的運轉(zhuǎn)速度(根據(jù)啟動調(diào)節(jié)器的參數(shù)按比例計算得到),并且可以分析其與油動機的運轉(zhuǎn)速度、調(diào)節(jié)汽閥的運轉(zhuǎn)速度之間的相互影響。

檢查放大器的“切斷點”是否符合要求:對于配置中抽汽輪機,中控給到0抽和全抽工況,現(xiàn)場進行中抽調(diào)速閥閥位及中抽二次油油壓,做好記錄。

現(xiàn)場儀表及遠傳儀表:為了保證設備的正常運行,我們需要對所有的設備進行精密的檢查,包括但不限于檢查轉(zhuǎn)速、軸承溫度、軸振動、軸位移、潤滑油壓、抽汽和排氣壓力。

試機調(diào)整和試驗:按照CCS中提前設置的暖機曲線進行暖機升速操作,注意觀察記錄振動、軸承溫度。在低速階段要進行一次中控打閘或室外急停按鈕打閘,以確保急停功能可靠,防止在高速運轉(zhuǎn)時不能急停造成安全事故,而且現(xiàn)場設置一人在蒸汽手閥處等待,防止全部停機功能失效不能停機,應急情況下手動關閉蒸汽閥門。中控現(xiàn)場記錄速關閥關閉時間不超過1 s。

潤滑油主、輔油泵切換,事故油泵自啟:按照CCS設定的邏輯條件,現(xiàn)場給值進行潤滑油泵切換試驗[2]。

(2)壓縮機試車出現(xiàn)喘振現(xiàn)象:原因分析是試車中壓縮機吸入流量不足或者影響防喘振計算中某項指標不合格為保護機組本體觸發(fā)防喘振功能。

解決措施:在機組初始開車階段進行防喘振試驗,優(yōu)化喘振線,找出機組特性,具體方法步驟如下:

①喘振試驗的時間是在離心式壓縮機初開車階段,正常操作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)即最小可調(diào)轉(zhuǎn)速-最大可調(diào)轉(zhuǎn)速區(qū)間進行,預估試驗時間為3 h。

②在4個離心式壓縮機轉(zhuǎn)速下,最小可調(diào)轉(zhuǎn)速/100%負荷轉(zhuǎn)速/105%負荷轉(zhuǎn)速/110%負荷轉(zhuǎn)速/最大可調(diào)轉(zhuǎn)速下分別實測出離心式壓縮機的初始喘振點。

③參與人員需要提前熟悉試驗步驟及注意事項。

④在離心式壓縮機喘振試驗的過程中,一名操作人員現(xiàn)場配合操作出口外送閥門,另外一人在現(xiàn)場對離心式壓縮機運行情況進行監(jiān)視,遇到離心式壓縮機運行出現(xiàn)異常,如出現(xiàn)離心式壓縮機喘振或異常聲音等,及時與中控人員匯報,及時采取相應措施。中控對防喘振相關數(shù)據(jù)曲線進行監(jiān)視。

⑤在離心式壓縮機喘振試驗的過程中,一名操作人員在操作室內(nèi)對離心式壓縮機的運行狀態(tài)進行監(jiān)視,包括軸振動和軸位移情況,并及時將離心式壓縮機運行情況匯報給工程師。技術人員通過降低防喘振回路安全裕度b1及喘振線斜率K,使回流閥逐漸關閉,并最終進入初始喘振狀態(tài)。當離心式壓縮機振動達到上述報警值后,工程師終止離心式壓縮機喘振試驗,并將離心式壓縮機振動出現(xiàn)報警時的運行點作為此轉(zhuǎn)速下離心式壓縮機低壓缸或高壓缸的初始喘振點。當離心式壓縮機高、低壓缸達到初始喘振狀態(tài)時,機組控制系統(tǒng)防喘振控制器會通過階梯響應RT功能自動打開回流閥,使離心式壓縮機迅速脫離初始喘振狀態(tài)。

⑥隨后操作人員將轉(zhuǎn)速升到下一個喘振試驗轉(zhuǎn)速,工程師進行下一個轉(zhuǎn)速喘振試驗測試。同樣方法進行100%負荷轉(zhuǎn)速/105%負荷轉(zhuǎn)速/110%負荷轉(zhuǎn)速/最大可調(diào)轉(zhuǎn)速下的對應試驗過程。

⑦最后工程師在離心式壓縮機的整個調(diào)速范圍內(nèi)(即最小可調(diào)轉(zhuǎn)速-最大可調(diào)轉(zhuǎn)速),對全部控制回路進行精調(diào)工作,包括防喘振系統(tǒng)的階梯(RT)響應測試,所有回路PID整定等,最終使所有回路均實現(xiàn)全自動運行。

⑧系統(tǒng)恢復后要進行曲線的校正,防喘振試驗中的工藝介質(zhì)與正常投料工藝介質(zhì)平均分子量相當,確保試驗的精確更好地指導運行期喘振功能的實現(xiàn)。試驗過程注意事項:

①裝置負荷根據(jù)喘振試驗進程隨時調(diào)整,循環(huán)氣壓縮機由專人監(jiān)護操作,保證循環(huán)氣壓縮機試驗過程中裝置不出現(xiàn)大幅度波動。

②試驗過程中,要保證吸入壓力不超低,防止因吸入壓力低造成抽負壓工況而損壞機組。

③為保證機組試驗過程中不出現(xiàn)超壓出口放火炬情況,適當控制低負荷,通過提高出口壓力達到機組喘振目的。

④ 試驗過程中,保持通訊狀態(tài),出現(xiàn)問題第一時間進行報告。

(3)汽輪機振動高高聯(lián)鎖停機:首先考慮汽輪機軸瓦安裝問題產(chǎn)生振動,然后進行外圍因素排查。貓爪下方墊片是否均勻,上方蝶型墊片是否按出廠間隙值調(diào)整,貓爪下方頂絲及軸承座周圍頂絲是否已松開。主進氣管無應力值是否達標,排氣膨脹節(jié)鎖緊螺栓是否已完全脫開。汽輪機單機試車時試車平衡盤是否正確安裝。彈簧支架是否預留了足夠的伸展量,支點是否在管道中心位置。振動產(chǎn)生時軸瓦溫度的變化,用于判斷是否因軸瓦問題引起振動,檢查推力瓦間隙有無變化。檢查轉(zhuǎn)子中心值有無變化,如有變化,說明軸承箱內(nèi)調(diào)整鎖緊螺栓出現(xiàn)問題,主軸偏向一側(cè)引起刮擦,也可手動盤車檢查有無死點。檢查對中數(shù)據(jù),若偏差過大也會引起振動,特別是在啟動時特別明顯。至于低轉(zhuǎn)速振動大而高轉(zhuǎn)速振動小,這個問題以前也經(jīng)常發(fā)生,一般是因為主軸靜態(tài)撓度值略超,轉(zhuǎn)速低振動大。暖管暖機的時間不夠,特別是暖機時間短,升速過快也會有這種情況發(fā)生。高壓蒸汽暖管升壓速率:鍋爐0.049 MPa/min、外管小于0.1 MPa/min。復核機組臨界轉(zhuǎn)速區(qū)是否合理滿足出廠技術要求[3]。

(4)人字形空冷2×3帶逆流風機空冷凝汽器(ACC)冬季運行容易凍,造成翅片損壞:原因分析是空冷冬季保護措施及防凍邏輯錯誤。解決措施:冬季保護(風機減速或停止)在風機手動和風機自動模式均激活。風機重新啟動只在風機自動模式激活;即如果在手動運行模式中通過冬季保護停止風機,相關的風機不會自動啟動。冬季保護的目的是防止空冷凝汽器在冬季運行期間因發(fā)生過冷而導致翅片管凍結(jié)的現(xiàn)象。

如果下聯(lián)箱凝結(jié)水溫度過冷,順流凝汽器防凍保護將啟動;如果抽真空管溫度過冷,逆流凝汽器防凍保護將啟動。冬季工況下,空冷凝汽器的防凍保護包括順流管束單元的防凍保護、逆流管束單元的防凍保護、逆流管束單元的回暖運行。防凍保護的優(yōu)先級別從高至低依次為:順流管束單元的防凍保護、逆流管束單元的防凍保護、逆流管束單元的回暖運行。

冬季工況,在汽輪機啟動過程中或者低負荷運行過程中,根據(jù)環(huán)境溫度下ACC要求的最小進汽量,以及汽輪機當前排氣量,控制旁路蒸汽調(diào)節(jié)閥開度,保證進入ACC的蒸汽量大于要求的最小進汽量;通過控制噴水調(diào)節(jié)閥的開度,將減溫減壓裝置出口的溫度控制在110 ℃以下。

提前手自動回暖,汽輪機排汽真空度設定為18 kPa,風機序號分別為A/B(逆流)/C/D/E(逆流)/F。

全部風機(6臺)處于自動運行模式,當空冷凝汽器6臺風機運行頻率均在最低頻率運轉(zhuǎn)而且真空度依然降低,則停止1臺順流風機(優(yōu)先A臺);運轉(zhuǎn)風機(5臺)處于自動運行模式,隨著氣溫降低,當空冷凝汽器運轉(zhuǎn)的5臺風機運行頻率均在最低頻率運轉(zhuǎn)而且真空度依然降低,則再停止1臺順流風機(優(yōu)先D臺);運轉(zhuǎn)風機(4臺)處于自動運行模式,隨著氣溫降低,當空冷凝汽器運轉(zhuǎn)的4臺風機運行頻率均在最低頻率運轉(zhuǎn)而且真空度依然降低,則停止一臺逆流風機(優(yōu)先B臺);運轉(zhuǎn)風機(3臺)處于自動運行模式,現(xiàn)場測溫顯示運行F臺風機翅片溫度低于4 ℃,則啟動A臺風機,待系統(tǒng)真空度下降時,停止F臺風機;運轉(zhuǎn)風機(3臺)處于自動運行模式,現(xiàn)場測溫顯示運行C臺風機翅片溫度低于4 ℃,則啟動D臺風機,待系統(tǒng)真空度下降時,停止C臺風機;運轉(zhuǎn)風機(3臺)處于自動運行模式,則啟動B臺風機,待系統(tǒng)真空度下降時,停止E臺風機;以上步驟為6～3臺風機運行切換模式。

運轉(zhuǎn)風機(3臺:2順1逆正轉(zhuǎn))處于自動運行模式,當氣溫繼續(xù)降低時,現(xiàn)場測溫顯示運行B臺風機翅片(或者順、逆流翅片交接處)溫度低于4 ℃,系統(tǒng)真空度依然降低,此時停止B臺逆流風機。運轉(zhuǎn)風機(2臺:2順)處于自動運行模式,當氣溫繼續(xù)降低時,現(xiàn)場測溫顯示B臺(或E)風機翅片(或者順、逆流翅片交接處)溫度低于4 ℃,系統(tǒng)真空度依然降低,此時啟動1臺逆流風機B臺(或E臺),排汽壓力升,參照逆流凝汽器回暖循環(huán)。運轉(zhuǎn)風機(3臺:2順1逆反轉(zhuǎn))處于自動運行模式當氣溫繼續(xù)降低時,現(xiàn)場測溫顯示E臺(或B)風機翅片(或者順、逆流翅片交接處)溫度低于4 ℃,此時啟動1臺逆流風機E臺(或B臺),排汽壓力升。參照逆流凝汽器回暖循環(huán)。當環(huán)境溫度繼續(xù)降低時,在以上任何一種運行模式下,系統(tǒng)真空度及現(xiàn)場翅片溫度低于4 ℃,則投入防凍蒸汽,參照旁路減溫減壓控制。

輪機緊急停機防凍措施補充:冬季汽輪機緊急停機后,如果確定30 min內(nèi)再次啟機則不進行空冷器防凍,保持軸封蒸汽及系統(tǒng)真空度,間斷性抽真空,風機全部停止運轉(zhuǎn),凝結(jié)水系統(tǒng)循環(huán)運轉(zhuǎn)。如果確定30 min內(nèi)不啟機,用汽輪機排汽管道中S3蒸汽破真空,間斷性抽真空,停軸封蒸汽,風機全部停止運轉(zhuǎn),通入S4防凍蒸汽,減溫減壓裝置出口的溫度控制在110 ℃以下,現(xiàn)場測空冷翅片,保持全部翅片溫度≥4 ℃,凝結(jié)水系統(tǒng)循環(huán)運轉(zhuǎn),液位高時適時外送[4]。

(5)盤車電機啟動,但是電磁閥不動作,無法進行盤車:原因分析是盤車電磁閥無法進行換向,無法實現(xiàn)得電、失電功能,導致盤車油缸不動作,無法實現(xiàn)盤車功能。

解決措施:更改盤車后臺邏輯,進行修改;更換盤車電磁閥,機組控制系統(tǒng)程序重新加載,重新確認盤車條件,啟動盤車油泵,電磁閥脈沖計時滿足后盤車功能正常。

(6)汽輪機速關閥前蒸汽過熱度不滿足啟機條件:原因分析是汽輪機布置距離蒸汽總管較遠,單位耗汽量少,管線設計尺寸細,速關閥前放空管線小,導致蒸汽放空量不足,蒸汽流通不好過熱度低。

解決措施:沿途管線排凝導淋全開,確保排凝及時。進行技改,速關閥前消音器放空管道尺寸經(jīng)過設計核算放大一倍[5]。

3 結(jié)語

離心式壓縮機組試車是投用前非常重要的一環(huán),在試車階段要充分暴露問題,科學合理進行故障分析。針對機組本體、輔助系統(tǒng)、控制系統(tǒng)制定詳細的解決措施,保證機組一次性開車成功,為企業(yè)安全穩(wěn)定運行提供技術保障。