測試氯壓機防喘振曲線以及帶量過程總結

郭 雷，梁晨陽

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

1 概述

1.1 壓縮機喘振及其危害

壓縮機運行中一個特殊現象就是喘振。防止喘振是壓縮機運行中極其重要的問題。喘振之所以能造成極大的危害，是因為在喘振時氣流產生強烈的往復脈沖，來回沖擊壓縮機轉子及其他部件；氣流強烈的無規律的震蕩引起機組強烈振動，從而造成各種嚴重后果。喘振會造成轉子大軸彎曲；密封損壞，造成嚴重的漏氣，漏油；喘振使軸向推力增大，燒壞止推軸瓦；破壞對中與安裝質量，使振動加劇；強烈的振動可造成儀表失靈；嚴重持久的喘振可使轉子與靜止部分相撞，主軸和隔板斷裂，甚至整個壓縮機報廢。喘振的出現輕則使壓縮機停機，中斷生產過程造成經濟損失，重則造成壓縮機葉片損壞，造成人員傷害。

1.2 喘振的原理及控制

壓縮機在運行中，當管路系統阻力升高時，流量將隨之減小，有可能降低到允許值以下。防喘振系統的任務就是在流量降到某一安全下限時，自動將回流到進口的旁通閥打開，增大經過氯壓機的流量，防止進入喘振區。取流量安全下限作為調節器的規定值。當流量測量值高于規定值時，回流閥關小；當測量值低于規定值時，調節器輸出信號，將回流閥開啟，使流量增加。壓縮機工作效率高，在正常工況條件下運行平穩，壓縮氣流無脈動，對其所輸送介質的壓力、流量、溫度變化的敏感性相對較大，容易發生喘振造成嚴重事故。廠家給出的防喘振預度線見圖1。根據離心壓縮機在不同工況條件下的性能曲線，只要把壓縮機的最小流量控制在工作區（控制線內），壓縮機即可正常工作。由于低于最小流量即出現喘振，因此需要一個控制系統限制壓縮機的流量不會降低到這種工況下的最低允許值，即不會使壓縮機進入喘振工況區域內。

圖1 防喘振預度線

2 提高單機負載的目的

（1）提高氯壓機3C-501B壓縮輸送能力，達到基本設計條件（出口壓力0.171MPa，流量4400Nm3/h）。

（2）驗證機組運行在喘振保護系統曲線以內。

（3）平衡3K氯壓機機組負荷，滿足安全運行的前提下降低電耗。

3 提高負載的過程

氯壓機3C-501B依據回流開度調整機組實際輸出負載，DCS手動關小回流閥門HIC-301。

（1）逐步關小3C-501B回流開度，配合設置3C-501A-SV值（提高），減少進口氯氣壓縮機機組帶量。每次倒換負荷100 Nm3/h，每次穩定0.5 h（期間負荷調整使用3K機組導葉）。

（2）當 3C-501B 運行至預度線（5%）時，FIC-301自動干預。記錄改點各項數據，穩定0.5 h。

（3）解除防喘振保護自動，手動再次關小HIC-301開度。每次關1%，間隔時間15 min，記錄數據提量過程核心數據見表1。

（4）為保證3K機組負荷，當3K機組運行流量低于5 800 Nm3/h時，DCS手動開啟其防喘振回流閥（PV-2458-1）保證機組進口流量以及壓力。

表1 提量過程核心數據

圖2 3C-501B提量曲線

（5）試驗期間通過3K機組的回流盡量使3C-501B進口壓力穩定在8 kPa左右運行。

3C-501B提量曲線見圖2。

4 機組喘振的控制方案

廠家計算給定一條機組壓力、流量的喘振線。為防止機組進入喘振區，按機組流量計總量程的5%設置預度線，當機組運行點運行至預度線時（FIC—301自動參與調節），限制HIC-301關小。一旦進組運行點進入喘振區域，防喘振控制閥FIC-301開啟使機組出口壓力、流量的共同作用點在預度線運行。

5 生產中可能造成喘振的事故

（1）當電解槽跳槽，可能導致機組短時間帶量下降、出口壓力下降。

（2）合成爐聯鎖停爐，機組出口壓力上漲、機組置于曲線以內，機組自動開啟回流泄壓、前系統壓差不穩的造成的停車概率增加。

（3）壓縮機機組進口壓力偏低、回流閥開度過小。

6 總結

對比上述數據，兩階段實驗機組進口壓力不同。本次實驗期間將3K機組、國產機組進口壓力穩定在一定值（4.5 kPa/7.9 kPa）。機組負荷通過倒換計算，達到工藝設計需求。

為保證3K機組最低運行負荷（3 900 Nm3/h），手動開啟3K壓縮機組的自身喘振回流PV-2458。實驗期間3C-501B機組出口壓力持續上漲（約6kPa）。與3K機組對比，分析為管道限量導致的壓力變化。屬于廠家給定范圍值以內（171 kPa）。

上述實驗帶量模式，不利于事故狀態的調節，3K機組進口導葉調壓能力被限制，國產氯氣壓縮機進入喘振線的概率大；日常生產過程中不可取。

為降低電耗，（1）將現有3K機組回流逐步關小至1 500 Nm3、驗證2臺壓縮機是否存在搶量情況；（2）將3C-501B負荷倒換1 000 Nm3至3K機組穩定15 min；（3）再次調整3C-501B回流減量約1 000 Nm3，倒換至3K機組；（4）如進口壓力滿足將3K機組可調回流量（500 Nm3）關閉。最終3K機組帶量（5500Nm3有效量），3C-501B有效量2300Nm3。

3K機組總運行電流總體下降3.3 A；3K機組電壓：10 000 V；動力電價：0.454元/kW·h；年度工作時間按8 000 h，年效益11.98萬元。