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透平驱动离心式压缩机操作分析

作者: 李海军 王晓东 刘丽

  摘要:某公司120万吨乙烯改扩建工程中,裂解气压缩机为日本三菱重工有限公司(MHI)成套设计制造完成,采用蒸汽透平驱动、离心式五段压缩、三个缸体。为了保证裂解气压缩机安全、平稳、高效运行,特对其中的关键设备――汽轮机和离心式压缩机操作进行简要分析。
  关键词:透平 压缩机 操作 分析
  
  某公司120万吨乙烯改扩建工程中,裂解气压缩机为日本三菱重工有限公司(MHI)成套设计制造完成。由汽轮机、压缩机、干气密封、油站、凝液系统五部分组成,此文主要对汽轮机和离心式压缩机的操作进行简要分析。
  
  1、汽轮机操作分析
  汽轮机为8EH-9抽气凝气式,进汽为S100超高压蒸汽,正常压力10.4MPaG、温度510℃、流量193400kg/h,经跳闸节流阀(TTV)和调速阀(GV)进入汽轮机缸体,经过喷嘴带动叶轮做功使汽轮机转动。抽气压力1.5MPa、正常排汽条件压力-0.09MPaG、温度51.9℃。由于汽轮机转速较高,结构复杂,并且附属设备较多,运行管理和事故判断难度也较大,所以必须严格控制机组的进气条件和运行参数。
  
  1.1蒸汽物性
  因为机组及其附属设备的性能是根据主蒸汽额定压力、温度设计的,所以蒸汽参数对汽轮机稳定运行影响较大。如果主蒸汽参数不符合规定,一方面,原设计的性能不能得到保证;另一方面,会给机组的安全和寿命带来很大的影响,甚至直接导致事故发生。因此必须严格对主蒸汽的参数进行控制。
  
  1.2振动
  旋转部件转动时产生的扰动力是引起振动的主要原因。机组振动过大可能造成紧固件松弛、轴承磨损、动静叶摩擦甚至汽轮机叶片疲劳断裂等。对机组的振动指标必须严格控制,限定报警和联锁停车值,防止因振动过大损坏设备。
  
  1.3转子轴位移
  转子轴位移过大会引起动静部件间摩擦,造成事故。当汽轮机转子轴位移增大时,说明汽轮机轴向推力增加或止推轴承工作失常,应立即减负荷运行,使轴位移降到正常值,同时检查推力轴承温度、机组振动等,找出原因并采取措施处理。严禁在转子轴位移超过规定值的情况下强行运行。
  
  1.4通流部分结构
  汽轮机是蒸汽热力能动力机械,蒸汽中含有盐成分,虽然运行中大部分盐成分随蒸汽的冷凝回到冷凝液中,但仍会有少部分在汽轮机的通流部分中结垢残留。通流部分结垢不仅影响汽轮机运行的经济性,还直接影响汽轮机的安全运行。为减小汽轮机流通部分结垢,必须对蒸汽发生器的水源进行脱盐处理。
  
  2、压缩机操作分析
  
  压缩机由日本三菱重工有限公司(MHI)设计制造,分五段压缩,三个缸体组成。低压缸型式为9H-4W水平剖分4级闭式叶轮双流式,一阶临界转速2300r/min;中压缸型式为9H-4B水平剖分4级闭式叶轮背对背式,一阶临界转速2550r/min;高压缸型式为7H-7B水平剖分7级闭式叶轮背对背式,一阶临界转速2600r/min。
  (1)压缩机性能曲线:表示离心式压缩机压力比δ、效率ηpol和功率N随进口流量Q变化关系的曲线成为离心式压缩机的性能曲线。它是一定转速和进气条件下,为一定的气体介质通过实验测得的,反映了各参数之间的关系。
  从图中看出,当流量Q增加时,压力比δ下降、功率N增加;当流量Q增加到某一程度以后,压力比δ下降,功率N也要下降。ηpol-Q是一条较平滑的抛物线,ηpol随流量Q的增加为增加到某一值时,Q在增加ηpol反而开始下降。当气体流量小到某一定值时,机器出现强烈振动、噪声,性能下降,此时的气体流量称为喘振工况的流量Qmin。当气体流量增加到一定值时,就不可能再增加,此时的气体流量称为滞止工况的流量Qmax。最大流量与最小流量之间的区域称为压缩机的稳定工况范围或稳定工作区域。压缩机只能在其稳定工况范围内运行,否则就会发生喘振、堵塞等不稳定工况,影响压缩机的正常运行,甚至可能造成事故。
  (2)管路特性曲线:压缩机气体所经过的全部容器和管路,成为管网系统。对一定的管网系统,流过管网的气体流量与此流量所必须的压力之间的关系曲线,成为管路特性曲线。
  (3)压缩机的工作点:离心式压缩机的性能曲线P-Q与管路特性曲线pr-Q的交点,即为压缩机的工作点,此时流过压缩机的容积流量等于换算到同一状态下流过管路的容积流量,压缩机的排气压力等预案管路的端压,整个系统处于平衡工作状态。如果压缩机在管网中由于某种原因使其工作点偏离了M点时,只要压缩机仍然继续工作则工作点必然要自动地回到M点的位置,即当压缩机的管网的性能曲线一定时,压缩机只能工作在曲线的交点上。
  
  
  结语
  
  裂解气压缩机为乙烯装置的核心设备,压缩机是否能够平稳、高效运行,直接关系到整套裂解装置的运行状况。所以必须对压缩的运行参数进行科学、合理的分析,逐步摸索和探索,保证整套机组的平稳运行。


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