天津石化乙烯裝置裂解氣壓縮機喘振線驗證方案

于楠

摘 要：裂解氣壓縮機U-GB201是乙烯裝置核心設(shè)備，采用透平驅(qū)動，其防喘振控制原來在DCS中實現(xiàn)，由于DCS系統(tǒng)掃描和執(zhí)行速度慢，加上控制算法簡單，屬單參數(shù)（最低流量算法）控制方式，因此控制精度低，控制裕度大，機組運行時離喘振區(qū)遠(yuǎn)，耗費大量能量。改造后的ITCC系統(tǒng)采用成熟的模塊化控制技術(shù)實現(xiàn)了防喘振控制功能，可以最大程度利用蒸汽做功，降低能耗。文章介紹了裂解氣壓縮機喘振線驗證方案原理、風(fēng)險和相應(yīng)預(yù)防措施進行分析，并作出可實際運作的實施方案。

關(guān)鍵詞：喘振線；驗證測試；風(fēng)險；措施

1 喘振線驗證試驗方案

1.1 試驗原則

本次試驗對壓縮機第一、二、三段分別進行喘振線驗證實驗。喘振線驗證試驗在裝置停車前進行，測試時間不超過2小時。對每一段分別測試點數(shù)3點，根據(jù)該機組正常使用的流量和壓力速度情況現(xiàn)場確定幾個測試點。

在測試過程中依據(jù)測試情況決定測試的深度，如果測試到臨界喘振點或測試的工作點已到達喘振線還未發(fā)生喘振或發(fā)現(xiàn)異常及時停止測試，如果發(fā)生意外可以緊急停車。

測試結(jié)束要及時把為了做測試而做的程序和硬件的改變恢復(fù)。

1.2 驗證試驗前準(zhǔn)備

1.2.1 程序修改

每發(fā)生1次喘振時，防喘振閥FVXXX開度增加10%。保持現(xiàn)在對防喘振閥電磁閥的強制帶電，即讓喘振電磁閥不動作。

修改程序中儀表量程，入口壓力PIXXX和出口壓力PIXXX的量程增加50%。增加喘振測試操作畫面。

在測試中用這個畫面可以監(jiān)視每段的運行情況和操作喘振閥。

此過程需要提前作好，并且連接實驗系統(tǒng)模擬調(diào)試。

1.2.2 現(xiàn)場儀表參數(shù)調(diào)整

調(diào)整一段入口壓力PIXXX流量等這些個變送器的阻尼時間，設(shè)置到最小。

為了確保流量的準(zhǔn)確，檢查、排凝一段出口流量FIXXX。

下裝程序，下裝完成后檢查確認(rèn)正確。

1.2.3 喘振閥測試

在一定幅度對防喘振閥進行簡單測試，以保證定位器和執(zhí)行機構(gòu)動作的靈敏程度（不會發(fā)生卡澀）滿足測試要求。可以先將喘振閥關(guān)一定幅度，然后打開觀察是否正常。

1.2.4 連接數(shù)據(jù)采集設(shè)備

在交換機的備用網(wǎng)口上連接一臺安裝Triconex TriLogger Playback 數(shù)據(jù)采集軟件的電腦采集數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)。

1.3 試驗過程

（1）控制機組速度到測試速度，將三返一、五返四防喘振控制方式改為手動。（2）用每次關(guān)2%的按鈕逐漸關(guān)小喘振閥，當(dāng)流量降低，工作點靠近原有喘振線時，改用慢速每次0.5%的按鈕緩慢關(guān)小喘振閥，直到測試到臨界喘振點或測試的工作點到達現(xiàn)有的喘振線時，結(jié)束這個點的實驗。用每次開2%的按鈕打開喘振閥，這個點的實驗完成。這期間如果發(fā)生喘振，喘振測試儀會輸出信號到系統(tǒng)每檢測到1次喘振喘振閥輸出增加20%。（3）調(diào)整機組速度，和2相同的步驟做下一點，直到全部做完5個實驗。（4）實驗結(jié)束防喘振閥打開，拆卸喘振測試儀的接線，恢復(fù)連接到原來的連接。恢復(fù)調(diào)整的壓力變送器的阻尼時間，檢查確認(rèn)個點的顯示正確，實驗結(jié)束。（5）裝置停工后，刪除測試修改的程序。根據(jù)測試結(jié)果，從新計算喘振線，修改防喘振程序。

2 風(fēng)險及措施

2.1 喘振不能及時脫離的風(fēng)險

風(fēng)險：喘振是渦輪式壓縮機在特定的運行條件下會發(fā)生的一種特有現(xiàn)象。在機組發(fā)生喘振時，由于氣流方向的改變，會改變軸向力的方向。如果喘振不被制止，壓縮機組的推力軸承，段間密封，軸端密封會在多次喘振周期后可能損壞。制止喘振發(fā)生需要盡快降低壓縮機出口的阻力（打開防喘振閥）。喘振及其所造成的機械損壞的風(fēng)險是喘振未被探測出，而沒有及時采取措施。

措施：喘振測試是通過人工的手段改變壓縮機組的運行條件，將壓縮機的運行點逐漸靠近實際喘振點，通過儀器監(jiān)測和人員監(jiān)測的方法，及時探測到機組開始進入喘振狀態(tài)，快速打開防喘振閥。使機組脫離喘振工況。在喘振測試時，由于機組運行的數(shù)據(jù)（入口流量，入出口壓力等）都被測試儀器高速監(jiān)測，同時也被測試人員實時觀測。即使接近或發(fā)生喘振情況出現(xiàn)，防喘振閥也能夠及時打開，使機組恢復(fù)到安全運行的區(qū)域，避免連續(xù)喘振的發(fā)生。

2.2 防喘振閥突然打開引起機組出入/口壓力波動風(fēng)險

風(fēng)險：在喘振測試時，由于發(fā)生喘振時控制動作會將防喘振閥快速打開，壓縮機的入/出口壓力會產(chǎn)生波動，對下游工藝產(chǎn)生影響。特別是入口壓力，可能由于防喘振閥的快速打開而造成入口壓力上升。

措施：可能會引起裝置的波動，相關(guān)人員作好準(zhǔn)備。在喘振測試時工藝操作條件已是處于停車前的特殊工況，波動不會造成太大影響。

2.3 機組喘振時或喘振閥突然開大可能引起機組速度變化風(fēng)險

風(fēng)險：機組轉(zhuǎn)速升高可能會引起汽輪機振動高，嚴(yán)重會造成聯(lián)鎖機。

措施：在喘振測試時，汽輪機的調(diào)速回路仍將在ITCC的自動控制狀態(tài)下。汽輪機的轉(zhuǎn)速設(shè)定在固定在所需的轉(zhuǎn)速上。ITCC調(diào)速回路根據(jù)此設(shè)定點自動跟蹤保持轉(zhuǎn)速，即使在防喘振閥打開時（負(fù)荷下降），汽輪機也能維持控制在設(shè)定轉(zhuǎn)速下運行。測試時如果沒有發(fā)生喘振不要快速打開喘振閥如果機組停機，按照預(yù)先做好的機組停機方案處理。

2.4 控制程序修改后將下裝風(fēng)險

風(fēng)險：下裝程序可能因為邏輯修改錯誤引起不正常的動作乃至跳車。

措施：提前修改好程序，將沒有修改的原程序下裝到實驗系統(tǒng)，將機組模擬到現(xiàn)場運行條件后，把修改后的程序下裝實驗系統(tǒng)中確認(rèn)正確，避免程序修改錯誤的發(fā)生。