離心式壓縮機(jī)在高原地區(qū)的開車條件

趙立民 代軍禮

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司)

離心式壓縮機(jī)在高原地區(qū)的開車條件

趙立民*代軍禮

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司)

空分裝置中的R2K100-4型空壓機(jī)在出廠時(shí)進(jìn)口導(dǎo)葉機(jī)械零位為設(shè)定5°，這一設(shè)定只適用于平原地區(qū)，而在高原地區(qū)使用往往會出現(xiàn)壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象。分析了空壓機(jī)發(fā)生喘振故障的原因，并采取了重新設(shè)定導(dǎo)葉機(jī)械零位的方法解決了問題。

離心式壓縮機(jī) 進(jìn)口導(dǎo)葉 喘振 空分裝置

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司位于青海省格爾木市，鹽湖化工分公司廠區(qū)距格爾木市65 km，海拔2680 m左右，當(dāng)?shù)卮髿鈮褐挥?.072 MPa。廠區(qū)處于柴達(dá)木盆地中南部，土壤為鹽堿土，地下水位較淺，鹽漬土中有害毛細(xì)水能直接上升引起地基土的侵濕軟化和次生鹽堿化，對建筑物和設(shè)備的地基有不良影響。

1 壓縮機(jī)組概況及空壓機(jī)工作原理

該壓縮機(jī)組采用由陜鼓集團(tuán)成套提供的型號為R2K100-4離心式壓縮機(jī)和型號為EZ35-3增壓機(jī)，原動機(jī)為杭汽產(chǎn)的型號為NKS40/56凝汽式汽輪機(jī)，采用一拖二模式。該壓縮機(jī)組為杭氧產(chǎn)的20 000 Nm3/h空分裝置提供原料空氣。其主要設(shè)備如表1所示。

表1 壓縮機(jī)組主要設(shè)備及作用

在汽輪機(jī)的驅(qū)動下，離心式壓縮機(jī)的葉輪隨軸高速旋轉(zhuǎn)，空氣因而獲得離心力和速度，被甩到葉輪外的擴(kuò)壓器中，氣流的速度能轉(zhuǎn)化為壓力能。氣流經(jīng)彎道、回流器進(jìn)入下一級繼續(xù)壓縮，壓縮過程中產(chǎn)生的溫升依靠段間冷卻來平衡，從而減少壓縮功。經(jīng)過四級壓縮三級冷卻后，氣體在離心式壓縮機(jī)的出口達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，然后進(jìn)入下一工序。

2 空壓機(jī)初試時(shí)的開車條件及開車情況

2.1 原料氣空壓機(jī)的空氣流程

空氣經(jīng)自潔式過濾器除去機(jī)械雜質(zhì)、水分、灰塵后，由入口導(dǎo)葉進(jìn)入空氣壓縮機(jī)。經(jīng)四級壓縮后，氣體輸出壓力為0.55 MPa(A)，流量為10 200 Nm3/h，壓縮空氣被輸入到后續(xù)系統(tǒng)。空壓機(jī)出口管道設(shè)有防喘系統(tǒng)，并控制出口壓力和流量。防喘系統(tǒng)包括入口導(dǎo)葉、BV4601（設(shè)備位號，下同）放空閥和BV4602防喘振閥。

2.2 空壓機(jī)開車條件和空壓機(jī)組開車情況

空壓機(jī)的開車條件如表2所示。

表2 空壓機(jī)開車條件

在外部條件具備的情況下，2009年12月16日，汽輪機(jī)單機(jī)試車一次成功，我們分別做了超速試驗(yàn)及惰走時(shí)間等項(xiàng)目的試驗(yàn)，汽輪機(jī)單機(jī)符合開車的要求。接著，對汽輪機(jī)底座進(jìn)行了二次灌漿，并對聯(lián)軸器的安裝進(jìn)行了對中找正。2010年1月7日，在符合以上試車條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行了汽輪機(jī)、壓縮機(jī)聯(lián)動試車。機(jī)組開啟后，當(dāng)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到5400 r/min時(shí)，機(jī)組出現(xiàn)了異響，整個(gè)廠房回蕩著“咣咣”的響聲，但各項(xiàng)指標(biāo)未出現(xiàn)明顯的異常。

2.3 故障原因分析

出現(xiàn)異響后我們第一時(shí)間檢查了各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，但均未發(fā)現(xiàn)明顯異常。在現(xiàn)場用探針聽，發(fā)覺四級末端響動最大。于是我們馬上停機(jī)，召開了故障分析會。當(dāng)時(shí)的空壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)如表3所示。

機(jī)組出現(xiàn)異響的可能的原因有如下幾項(xiàng)：

①聯(lián)軸器對中不好；②轉(zhuǎn)子不平衡；③葉輪損壞；④軸承不正常；⑤聯(lián)軸器故障或不平衡；⑥密封環(huán)不良；⑦油壓油溫不正常；⑧油不清潔，油中有污垢，使軸承磨損；⑨喘振；⑩氣體管路的應(yīng)力傳遞給機(jī)殼，引起不對中。

2.4 處理措施

針對以上可能的原因，我們進(jìn)行了逐條排查。因?yàn)槭切聶C(jī)器，從監(jiān)測的振動位移、軸溫、瓦溫、油壓和油溫等參數(shù)來看，排除了②、③、④、⑥、⑦、⑧項(xiàng)，集中查找①、⑤、⑨、⑩等項(xiàng)。在安裝單位配合下，逐項(xiàng)重新復(fù)核對中及聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)，結(jié)果均正常。松開了氣體管道，使其處于自由狀態(tài)，也未發(fā)現(xiàn)有管道應(yīng)力。打開了軸承端蓋及四級壓縮末端，也未發(fā)現(xiàn)異常。檢查了喘振曲線，也均在設(shè)定范圍。就在準(zhǔn)備再次對機(jī)組進(jìn)行開機(jī)試驗(yàn)時(shí)，2010年1月26日下午廠房突然出現(xiàn)了 “咣噹”一聲巨響，發(fā)現(xiàn)廠房地面下沉，造成管道支架懸空，機(jī)組的對中產(chǎn)生嚴(yán)重偏離，試車工作暫時(shí)停止。

表3 空壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)

經(jīng)過對管道基礎(chǔ)及對中的重新處理，3月1日重新對機(jī)組進(jìn)行試車。在機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速(6160 r/min)時(shí)，異響又開始出現(xiàn)。由于已對可能的原因逐項(xiàng)進(jìn)行了檢查處理，似乎已無原因可分析。第一次在5400 r/min時(shí)發(fā)出異響，這次又在6160 r/min時(shí)發(fā)生同樣的故障。究竟是什么原因呢？這時(shí)我們忽然想到上述機(jī)組開車條件是針對內(nèi)地低海拔設(shè)定的，而本公司廠區(qū)地處海拔2680 m的高原地區(qū)，空氣相對稀薄，是不是導(dǎo)葉開度不夠，造成氣體的流量偏低而引起了機(jī)組的喘振呢？我們本著試試看的態(tài)度，將開車條件導(dǎo)葉開度由10%調(diào)整到 11%，然后按 1%增幅逐漸增加到15%，這時(shí)異響終于消失了。機(jī)組異響的原因終于找到了，最終將開車條件中導(dǎo)葉的開度設(shè)為15%。我們終于按開車指揮部的要求提前完成了試車任務(wù)，并于4月1日生產(chǎn)出合格的氧氣、氮?dú)猱a(chǎn)品。目前機(jī)組運(yùn)行已3年了，從未出現(xiàn)故障，創(chuàng)造了高原空分裝置運(yùn)行的一個(gè)奇跡。

3 結(jié)束語

在高原地區(qū)使用平原地區(qū)加工制造的大型離心空壓機(jī)時(shí)，因兩地大氣壓的不同，原設(shè)計(jì)時(shí)確定的壓縮機(jī)參數(shù)在高原地區(qū)不適應(yīng)，需要根據(jù)使用地的實(shí)際氣壓情況進(jìn)行調(diào)整，才能避免故障，發(fā)揮它的最大功效。

Startup Conditions of Centrifugal Compressors in the Plateau Region

Zhao Limin Dai Junli

The mechanical null position of inlet guide vane of R2K100-4 type air compressor is set at 5° when it leaves the factory,which only applies to the plain areas,while in the plateau region,compressor surges often appear.Analyzes the causes of compressor surge and resets the mechanical null position of the guide vane to solve the problem.

Centrifugal compressor;Inlet guide vane;Surge;Air separator

TQ 051.3

2013-03-27）

*趙立民，男，1971年生，工程師。格爾木市，816000。