羅 斐

昆侖能源湖北黃岡液化天然氣有限公司,湖北 黃岡 438011

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LNG工廠冷劑壓縮機運行方案優(yōu)化經(jīng)驗

羅 斐

昆侖能源湖北黃岡液化天然氣有限公司,湖北 黃岡 438011

為了研究壓縮機組開車失敗的原因及其影響因素,結合某廠3臺壓縮機組多次現(xiàn)場開車記錄,對開車方案、電力、工藝、設備、儀表等各方面現(xiàn)場情況進行綜合對比和節(jié)點分析。在問題匯總的基礎上提出建議,取得了壓縮機一次開車成功的依據(jù)。研究得出，影響壓縮機組開車失敗的原因眾多,其中振動控制是關鍵。在找到溫度與振動平衡點后,合理控制溫度讓機體溫度下降、出口溫度上升,振動下降,形成良性循環(huán)。最后把握好升速時機,平穩(wěn)操作,使啟機成功。

LNG;壓縮機;振動;開車;情況分析

0 前言

某廠設計處理氣體量為5 000 000 m3/d,產(chǎn)量為3 408 t/d。該工程從設計工藝到設備制造全部實現(xiàn)國產(chǎn)化,是我國首個全國產(chǎn)化LNG工廠。該工程設置有3臺離心式冷劑壓縮機,整套設備的正常運行對我國大型壓縮機及其驅動裝置制造業(yè)發(fā)展具有指導意義和代表作用。

壓縮機組是將低壓氣體提升為高壓氣體的一種從動式流體機械[1],是整個生產(chǎn)裝置的核心設備。壓縮機組的選型、運轉、維護直接影響到LNG工廠的生產(chǎn)。大型LNG工廠具有設備本體大、投資高、儀表設備復雜、操作精度高等特點,所以要求生產(chǎn)過程中壓縮機組得到及時維護,保證平穩(wěn)運轉。目前在流體機械領域中關于壓縮機組性能優(yōu)化、喘振控制、節(jié)能等方面的研究較活躍[2],但對于如何確保壓縮機組一次開車成功,平穩(wěn)越過臨界區(qū),最大限度減小機組負荷,保證變頻設備安全等問題,尚未見到標準化論述。本文基于某廠實際,對壓縮機組開車投運實例進行探討,總結出適合于LNG工廠的開車辦法[3-6]。

1 開車方案

3機組開車前要確保前端流程暢通,開工線循環(huán)正常,物料裝配完畢,系統(tǒng)干燥合格,公用工程、干氣密封、潤滑油系統(tǒng)運行正常[6]。在系統(tǒng)濕氣置換完成,壓力達標后,依次開啟丙烯、乙烯、甲烷壓縮機,最后引入天然氣,切換為正常流程。為保證壓縮機組順利開車,應嚴格執(zhí)行本開車方案。

1.1 丙烯壓縮機開車

圖1 丙烯壓縮機組升速臨界曲線

1.2 乙烯壓縮機開車

1.3 甲烷壓縮機開車

圖2 乙烯壓縮機組升速臨界曲線

圖3 甲烷壓縮機組升速臨界曲線

2 啟機失敗情況匯總

開車過程中由于三級制冷循環(huán)工藝設計影響,3機組的負荷由大到小依次為丙烯、乙烯、甲烷壓縮機。所以一次性開啟丙烯、乙烯壓縮機一直是難點。若多次反復啟機,不僅浪費冷劑,而且會損耗機體及相關設備,還加重了工作人員體力勞動,誘發(fā)不安全因素[14]。啟機失敗情況匯總見表1。

由表1可見，振動聯(lián)鎖是開車失敗的主要誘因,引起振動過高的因素眾多，現(xiàn)以乙烯壓縮機組為例針對近期啟機情況進行問題分析。

3 問題分析

乙烯壓縮機組現(xiàn)場啟機記錄見表2。

由表2可見，振動是此次啟機失敗的主要原因,機體未全部冷透是關鍵問題。后幾次嘗試由于排淋液引起的機體局部應力變形而導致機體不平衡最終導致一階段臨界區(qū)下滑[15-17]。最終啟機成功的突破口在于找到了溫度與振動平衡點,合理控制溫度讓機體溫度下降,出口溫度上升,振動下降,形成良性循環(huán),最后把握好升速的最佳時機使啟機成功。但多次嘗試的弊端大,不確定因素多。若能一次性開車成功不僅能有效減少變頻及其相關設備損耗,而且能節(jié)約冷劑，減少因二次啟機泄壓造成的物料泄放損失[18-19]。

表1 啟機失敗情況匯總

誘因節(jié)點分析建議事件機體發(fā)生概率/(%)振動聯(lián)鎖壓縮機入口有小液滴進入,導致軸冷熱不均入口管線排凝并適當加快升速時間乙烯壓縮機施工或長時間停機等特殊工況導致動平衡失效依次調整勵磁機,電機配重3機組均有入口溫度壓力達到泡點以至于出液,導致機體內部冷熱不均合理把握各升速區(qū)間運行時間,嚴控溫度、壓力3機組均有首次開機,機體處于熱狀態(tài),機體未全部冷透,主軸未甩開首次啟機盡量冷卻機體,降低各部分振動3機組均有80電流超高聯(lián)鎖一、二段喘振閥關閉反應過慢檢查相應閥位,同時加強人員操作丙烯壓縮機5變頻器超載喘振閥收放不及時,未及時降負荷找出升速與變頻器的平衡點,合理把握升速時間點3機組均有10儀表故障振動、溫度、壓力等儀表探頭損壞加強巡檢3機組均有2干氣密封失效低速運轉和不穩(wěn)定操作引起的密封件損壞避免壓縮機400r/min以下長時間低速旋轉,避免低壓啟機甲烷壓縮機3

表2 乙烯壓縮機組現(xiàn)場啟機記錄

4 結論與思考

冷劑壓縮機組是LNG工程正常生產(chǎn)的核心冷量提供設備,它能否安全運行將直接影響整個LNG工廠的生產(chǎn)。針對某廠冷劑壓縮機組試車情況提出通用指導性經(jīng)驗:

1)電力方面,變頻設計規(guī)定3機組單機啟機24 h內只能嘗試3次。若負荷過大、次數(shù)過多可能導致變頻器模塊過熱燒毀。

2)工藝方面,若啟機失敗則需系統(tǒng)泄壓到預定值,檢查變頻設備后才可進行下次嘗試,每次泄壓需看當時情況，需要時間1～5 h不等。冷劑為易揮發(fā)介質,長時間及多次泄壓會浪費大量冷劑，造成機體復熱，引起壓縮機軸部應力變形,產(chǎn)生振動，影響下次啟機。

3)設備方面,啟機首先應保證干氣密封正常運行,反復啟機引起的壓縮機軸低速旋轉(400 r/min以下)或反轉會導致密封件受損。每次失敗泄壓會引起系統(tǒng)壓力過低導致干氣密封平衡管低壓報警。

4)儀表方面,注意喘振閥日常維護與檢修,防止因閥門開關不靈活而引起喘振或電流超高導致開車失敗。注意各測點探頭校對,防止因數(shù)據(jù)傳輸和探頭損壞而引起聯(lián)鎖停車。

結合某廠實際和自身機體經(jīng)驗規(guī)律,針對乙烯冷劑單價貴、易揮發(fā)、難回收的特點和因某廠工藝設計而導致乙烯壓縮機開車難的實際情況提出針對性思考:

1)針對乙烯冷劑易揮發(fā)、停車后系統(tǒng)升壓快等因素,建議采用氣相法開車,此法和傳統(tǒng)開車方法相比能在開車失敗后快速放空泄壓,同時避免乙烯揮發(fā),節(jié)約乙烯。但此方法對操作人員要求較高,存在因壓縮機各段進氣量不足而引起喘振的風險。

2)冷態(tài)開車時中壓乙烯吸入罐及乙烯壓縮機二級入口管線會有凝液出現(xiàn),所以啟機前應適當排凝,適當延長800 r/min時運轉時間,帶走余下凝液。

3)低壓開車,一般可以將系統(tǒng)泄壓至0.6 MPa(丙烯、乙烯壓縮機),便于啟機時負荷控制。

4)由于材料、溫度、工況等原因，壓縮機各臨界轉速會出現(xiàn)偏移,現(xiàn)已驗證乙烯壓縮機組一階段臨界轉速下滑。建議適當調整升速,合理越過臨界區(qū)。

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2016-01-20

長江大學發(fā)展基金(2011025)；長江大學科研發(fā)展基金(0709001)

羅 斐(1989-)，男，湖南邵陽人，助理工程師，學士，主要從事LNG工廠設備管理工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2016.04.008