GB201裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)的原因分析及處理

任磊

1、前言

GB201裂解氣壓縮機(jī)為公司級(jí)特護(hù)機(jī)組，是乙烯車(chē)間的核心設(shè)備，為裂解氣的分離提供相應(yīng)的壓力，滿足生產(chǎn)的需要，所以壓縮機(jī)運(yùn)行的好壞直接影響著裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，影響著產(chǎn)品質(zhì)量，影響著裝置的能耗。4月12日壓縮機(jī)組聯(lián)鎖停車(chē)，通過(guò)對(duì)S8000在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和DOC歷史記錄分析，找出機(jī)組停車(chē)時(shí)產(chǎn)生反轉(zhuǎn)的原因，并提出了處理方法。

2、問(wèn)題及原因分析：

2.1設(shè)備概述

2.1.1壓縮機(jī)工作原理：

GB201壓縮機(jī)為離心式壓縮機(jī)，是利用旋轉(zhuǎn)葉輪實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，葉輪隨軸高速旋轉(zhuǎn)，在葉片的推動(dòng)下，氣體在葉輪中受旋轉(zhuǎn)離心力和擴(kuò)壓流動(dòng)的作用，從葉輪出來(lái)后，氣體的壓力和速度提高，然后利用擴(kuò)壓器使氣流減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能，氣體的壓力提高。這時(shí)葉輪中心形成一個(gè)稀薄的空間，入口管路中氣體又被吸入葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，連續(xù)不斷的吸入甩出氣體，這樣形成離心壓縮機(jī)連續(xù)的工作。

2.1.2主要參數(shù)：

GB-201機(jī)組為蒸汽透平驅(qū)動(dòng)離心壓縮機(jī)組。透平制造商為：德國(guó)西門(mén)子；壓縮機(jī)制造商為：上海鼓風(fēng)機(jī)廠有限責(zé)任公司（技術(shù)：Hitachi，Ltd Tokyo Japan）。

E-GBT201

型式：EM-GBT201為抽氣凝液式 規(guī)格型號(hào)：EHNK32/37-3

額定功率：10750Kw 額定轉(zhuǎn)速：6100rpm

最大連續(xù)轉(zhuǎn)速：6405 rpm 脫口轉(zhuǎn)速：7046 rpm

第一臨界轉(zhuǎn)速：3500 rpm 設(shè)計(jì)蒸汽壓力：11770KPag

蒸汽溫度：515℃ 排汽壓力：-89 KPag

抽氣壓力：3430 KPag 重量：18800Kg

E-GB201

水平剖分三缸（高、中、低壓）離心式壓縮機(jī) 介質(zhì)：裂解氣

入口壓力：0.129MPA 出口壓力：3.974MPA

軸功率：8308KW 轉(zhuǎn)速：6100RPM

驅(qū)動(dòng)機(jī)類(lèi)型：透平

功 率：9701KW 級(jí)數(shù)：6（高）/7（中）/6（低）

2.2事情經(jīng)過(guò)：

2011年4月12日10：17：11，乙烯裝置GB201壓縮機(jī)聯(lián)鎖停車(chē)（S8000系統(tǒng)顯示的時(shí)間為2011年4月12日10：29：06）。隨后通過(guò)對(duì)SOE及DCS的歷史記錄信息進(jìn)行調(diào)取分析，判斷是由于壓縮機(jī)透平GBT201近壓縮機(jī)側(cè)徑向軸瓦溫度TAHH2056值突然跳變超過(guò)聯(lián)鎖設(shè)定值（130℃），引起GB201壓縮機(jī)聯(lián)鎖動(dòng)作停車(chē)。

在聯(lián)鎖停車(chē)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速?gòu)?945rpm下降到0rpm，轉(zhuǎn)子惰走時(shí)間為6秒，接著又從0rpm上升到3181rpm，時(shí)間為7秒，再經(jīng)過(guò)70秒的惰走后下降至零，S8000系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)子軸心軌跡圖（如圖）

通過(guò)S8000監(jiān)測(cè)到的軸心軌跡圖和轉(zhuǎn)速圖來(lái)分析，GB201裂解氣壓縮機(jī)組在10：29：12秒第一次轉(zhuǎn)速為0 rpm時(shí)的正反進(jìn)動(dòng)的變化可以看出轉(zhuǎn)子實(shí)際的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向相反，說(shuō)明該機(jī)組在停車(chē)過(guò)程轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。

2.3原因分析：

2.3.1GBT201為抽氣凝液式汽輪機(jī)，如果抽氣止回閥出現(xiàn)泄漏，大量的蒸汽通過(guò)止回閥進(jìn)入汽輪機(jī)可以為轉(zhuǎn)子提供動(dòng)力，使得其產(chǎn)生反轉(zhuǎn)。

通過(guò)DCS對(duì)抽氣壓力參數(shù)趨勢(shì)的分析， 10：17：10（機(jī)組停車(chē)時(shí)）抽汽壓力為3333Kpa，10：18：00的抽汽壓力為3331 Kpa，因?yàn)闄C(jī)組是在停機(jī)6秒時(shí)發(fā)生的反轉(zhuǎn)，而抽氣壓力在停機(jī)50秒時(shí)還未出現(xiàn)明顯變化，從而可以排除由于抽氣止回閥出現(xiàn)泄漏蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)提供動(dòng)力導(dǎo)致機(jī)組反轉(zhuǎn)的可能性。

2.3.2在機(jī)組停車(chē)后，裂解氣壓縮機(jī)沒(méi)有在正向轉(zhuǎn)速降至零前將系統(tǒng)的壓力平衡掉，系統(tǒng)存在反向推動(dòng)力引起壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。通過(guò)S8000系統(tǒng)調(diào)取停車(chē)數(shù)據(jù)可以看出，機(jī)組在停車(chē)6秒鐘時(shí)轉(zhuǎn)速降到0rpm，該機(jī)組在工藝流程控制上設(shè)置了三段出口返壓縮機(jī)入口控制閥（FC202）和五段出口返四段入口控制閥（FC211），兩個(gè)控制閥在機(jī)組停機(jī)后3-5秒內(nèi)100%打開(kāi)，因此，壓縮機(jī)各段出口介質(zhì)壓力對(duì)轉(zhuǎn)子的阻力矩作用應(yīng)大于3-5秒。在此過(guò)程中，透平主氣門(mén)動(dòng)作關(guān)閉后，壓縮機(jī)各段出口壓力保持運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的阻力矩作用，通過(guò)DCS可以看出一段入口壓力、三段出口壓力、五段出口壓力在停車(chē)過(guò)程中發(fā)生的變化（如下表）。

通過(guò)數(shù)據(jù)表格可以看出，在第一次速度為零時(shí)三段出口壓力和一段入口壓力，五段出口壓力和三段出口壓力都存在一定的壓差，機(jī)組轉(zhuǎn)速在6秒左右急劇降到0rpm。然后7秒轉(zhuǎn)速上升到3181rpm，再70后秒轉(zhuǎn)速為零，總共83秒，機(jī)組轉(zhuǎn)子儲(chǔ)備的彈性勢(shì)能（能夠引起轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的）釋放出來(lái)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在對(duì)介質(zhì)做功和軸承阻力的作用下較緩和的停止了轉(zhuǎn)動(dòng)。

綜上所述，GB201壓縮機(jī)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)是由于裂解氣壓縮機(jī)沒(méi)有在正向轉(zhuǎn)速降至零前將系統(tǒng)的壓力平衡掉，系統(tǒng)存在反向推動(dòng)力引起壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子反向轉(zhuǎn)動(dòng)。

3、預(yù)防措施

3.1建議請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)機(jī)組反向轉(zhuǎn)動(dòng)力進(jìn)行核算，以保證在正向轉(zhuǎn)速降為零之前，使機(jī)組系統(tǒng)壓力達(dá)到平衡。

3.2三段出口增加放火炬管線及停車(chē)聯(lián)鎖打開(kāi)功能，五段出口放火炬閥增設(shè)停車(chē)聯(lián)鎖打開(kāi)功能，從而保證機(jī)組系統(tǒng)壓力快速平衡。

3.3建議將一段入口放火炬壓力控制設(shè)定值適當(dāng)提高。

3.4鑒于GB201歷次非計(jì)劃性停車(chē)存在反轉(zhuǎn)的情況，建議組成GB201反轉(zhuǎn)問(wèn)題攻關(guān)小組，找出反轉(zhuǎn)原因，并利用大修機(jī)會(huì)予以解決。

4、結(jié)論

通過(guò)對(duì)S8000在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和DOC歷史記錄分析，找出機(jī)組停車(chē)時(shí)產(chǎn)生反轉(zhuǎn)的原因是裂解氣壓縮機(jī)沒(méi)有在正向轉(zhuǎn)速降至零前將系統(tǒng)的壓力平衡掉，系統(tǒng)存在反向推動(dòng)力引起壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并提出了處理方法。

（作者單位：天津石化公司）