丙烯壓縮機性能不達標問題案例分析

田帥　王利勇　薛吉

摘? ?要：某項目在操作壓縮機組至額定工況的過程中，發現由于壓縮機的轉速限制，壓縮機僅能在正常工況下運行，機組無法提升到額定工況。由于機組性能不達標，無法滿足工藝系統的要求，因此不得不對機組的性能做整體的分析及研究，找出問題的原因，尋求最佳解決方案。本文結合壓縮機和驅動機的運行和設計參數，對整套機組進行了全面的分析及闡述，最終得出了處理方案。

關鍵詞：性能不達標? 轉速無法提升? 丙烯壓縮機

中圖分類號：TQ05? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（c）-0067-02

機組設計參數：本機組背壓式汽輪機驅動，壓縮機一段2級，級間抽氣。設計工況，轉速8505rpm，一段進口氣量215185Nm3/h，進口壓力0.655MPa（G），進口溫度10℃，介質氣丙烯，分子量42.07;抽氣壓力1.275MPa（G），抽氣溫度42.6℃;出口壓力1.682 MPa（G），出口溫度57.9℃，出口流量33700Nm3/h，功率5430kW。汽輪機蒸汽進氣壓力約3.8MPa（G），進汽溫度430+15-15℃，額定轉速8877rpm，排氣壓力約1.1MPa（G）。

1? 問題描述

壓縮機接近設計正常工況負荷運行，此時汽輪機主氣閥門全開，無法提升壓縮機負荷至額定工況。數據：轉速8032rpm，一段進氣量217425Nm3/h，進口壓力0.679MPa（G），進口溫度10.4℃，分子量42.07;抽氣壓力1.238MPa（G），抽氣溫度41.9℃;出口壓力1.52 MPa（G），出口溫度53.1℃，出口流量32963Nm3/h。

2? 排查方向

排查壓縮機及汽輪機設計選型及實際運行氣動、效率情況;其次排查工藝流程、管線及運行情況，目的解決汽輪機轉速無法提升問題。

（1）工藝管線上各壓力、溫度、流量計是否存在問題，控制畫面顯示值是否存在問題。（2）壓縮機設計選型是否存在問題。（3）核算壓縮機氣動性能、功率。（4）排查工藝管路是否存在泄漏問題。（5）排查蒸汽品質是否達標。（6）排查汽輪機設計選型是否存在問題。

3? 原因分析

（1）排查工藝管線及蒸汽管線各壓力、溫度、流量計等儀表不存在問題，安裝位置符合要求，儀表無漏點。控制系統按照要求組態、編程，沒有發現問題。根據運行顯示的壓力、壓差、溫度等數據核算流量值與控制畫面顯示基本一致。

（2）壓縮機設計選型上不存在問題，葉輪選型及設計結構合理，滿足設計規范及使用要求。查詢同型號壓縮機應用業績較廣，沒有發生同類事件。

（3）選取三個不同運行工況分別進行核算對比（見表1、表2、表3）。計算值各段入口條件與運行值一致、分子量與設計值一致。在保持一段入口參數、機組轉速與運行一致的前提下，計算壓縮機1、2段出口壓力和溫度是與運行值非常接近的。實際運行各段出口溫度稍微比計算值略高，推斷為由于機組內部循環泄露的微量影響，對機組性能的影響是可以忽略的。工況 1 運行畫面中 2 返 1 防喘振閥門（FV12039）開度為 5%。由于防喘振閥門有微量開度，會導致壓縮機出口背壓降低，有泄壓效果，故實際的壓縮機 2 段出口壓力要比顯示值略高。針對以上 3 種工況進行核算后，壓縮機實際運行與核算結果非常吻合，不存在壓縮機有性能偏差問題。因汽輪機轉速無法提升轉速，所以導致壓縮機的入口流量、壓比達不到額定工況。懷疑：蒸汽品質是否達標、蒸汽管道是否存在節流、汽輪機設計結構。

①通過各段顯示的壓力、差壓值可以看出氣管路不存在泄露或堵塞現象。

②排查蒸汽條件，根據畫面顯示參數仍在要求范圍;汽輪機葉輪是否發生結垢問題，導致耗汽量大、效率低，需要全開主汽閥門才能保持目前設計正常工況，只能計劃停機拆檢汽輪機驗證。

③核查汽輪機設計結構合理，復查前期提交汽輪機的設計參數，與當初汽輪機設計提供的數據偏差不大。但實際汽輪機運行功率比壓縮機實際運行功率大1000kW，而轉速達不到額定轉速，理論上無法解釋。建議排查蒸汽品質、計劃停機時拆檢汽輪機。

4? 改進方案

計劃停機時拆檢汽輪機確認葉輪是否結垢，并檢查蒸汽管道是否發生節流現象。鑒于壓縮機及汽輪機均進行了理論及實際核算，均沒有發現問題;如有條件可進行第三方檢測確認問題根本原因。

5? 改進效果

經確認蒸汽品質不存在問題，蒸汽壓力及溫度在設計要求范圍。同時對蒸汽管道進行核算及實際確認，沒有發生節流現象，可以保證蒸汽流量的準確。現場停機拆檢發現汽輪機葉輪沒有大面積結構問題，且重新清洗、復查后再次啟機，汽輪機轉速仍無法達標。綜上所述，剩下的疑點存在：汽輪機設計選型存在問題，目前的汽輪機無法滿足實際的使用需求。按計劃進行第三方檢測，根據檢測結果進行相關整改工作。

6? 結語

壓縮機負荷無法提升至額定工況，根本原因為汽輪機轉速無法提升。而汽輪機轉速無法提升需要綜合性分析，涉及方面廣、專業性強，首先排查儀表顯示是否存在問題，汽輪機及壓縮機均需要進行氣動、能耗、效率核算，如果必要需要第三方進行檢測驗證。

參考文獻

[1] API617-煉油.化工及天然氣工業用離心壓縮機[Z].

[2] API612-石油.石油化學和天然氣工業專用汽輪機設備[Z].

[3] JB3165-1999.離心和軸流式鼓風機和壓縮機熱力性能試驗[Z].