張瑞 牛哲

摘 要：壓縮機(jī)的喘振控制是保障壓縮機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵，喘振曲線的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到壓縮機(jī)設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)、防喘振系統(tǒng)

引言

隨著國家第五階段機(jī)動車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，即“國五標(biāo)準(zhǔn)”的實(shí)施，各煉油廠都需要升級柴油加氫精制-改質(zhì)-降凝裝置的生產(chǎn)工藝。循環(huán)氫壓縮機(jī)作為柴油加氫裝置重要設(shè)備，其入口工藝參數(shù)的變化必然會造成壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)按原工藝參數(shù)計(jì)算的控制參數(shù)準(zhǔn)確性受到影響。循環(huán)氫壓縮機(jī)防喘振閥門在新工藝參數(shù)下的開度都很大，又造成壓縮機(jī)部分氣流在打循環(huán)，浪費(fèi)了很多能源。因此對新工藝下的循環(huán)氫壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)的升級改造既能準(zhǔn)確保護(hù)壓縮機(jī)運(yùn)行又能節(jié)能降耗。本文以某煉油廠柴油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)為例，介紹壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)的改造。

1循環(huán)氫壓縮機(jī)工藝參數(shù)對比

由于煉油廠生產(chǎn)工藝的改變，循環(huán)氫壓縮機(jī)入口條件也發(fā)生變化，具體參數(shù)見表1。

由于循環(huán)氫壓縮機(jī)入口參數(shù)的變化，對壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)主要造成以下影響：

①流量測量裝置需根據(jù)工藝參數(shù)重新標(biāo)定。

②循環(huán)氫壓縮機(jī)喘振曲線需要根據(jù)工藝參數(shù)重新測試。

2 循環(huán)氫壓縮機(jī)流量測量裝置的標(biāo)定

循環(huán)氫壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)改造本著節(jié)能降耗，以最小的改動滿足煉油廠安全生產(chǎn)為目標(biāo)進(jìn)行。首先要對循環(huán)氫壓縮機(jī)流量測量裝置進(jìn)行標(biāo)定，計(jì)算該流量裝置和配套的差壓變送器是否滿足新工藝參數(shù)的要求。該循環(huán)氫壓縮機(jī)流量測量裝置選用的是標(biāo)準(zhǔn)角接取壓孔板流量計(jì)，其參數(shù)見表2。

根據(jù)孔板設(shè)計(jì)手冊，流量的計(jì)算公式為：

式中：qm 為質(zhì)量流量

C 為流出系數(shù)

ε 為膨脹系數(shù)

D為管道內(nèi)徑

d為開孔直徑

β 為開孔直徑比，即d/D

△P 為流量差壓

ρ1 為上游密度

按照循環(huán)氫壓縮機(jī)新工藝的入口參數(shù)核算的流量裝置參數(shù)如表3。

根據(jù)壓縮機(jī)流體力學(xué)知識，在壓縮機(jī)及管路固定的情況下，則壓縮機(jī)的流量曲線基本固定，且新標(biāo)定后的孔板刻度流量大于原設(shè)計(jì)刻度流量，故重新標(biāo)定后的流量裝置依然能滿足循環(huán)氫壓縮機(jī)新工藝的要求。

該流量測量裝置按新工藝參數(shù)修正后的流量計(jì)算公式簡化為：

為循環(huán)氫壓縮機(jī)入口容積流量

為循環(huán)氫壓縮機(jī)入口流量差壓

T1 為循環(huán)氫壓縮機(jī)入口溫度

P1 為循環(huán)氫壓縮機(jī)入口壓力

Pa 為循環(huán)氫壓縮機(jī)入口大氣壓力

3 壓縮機(jī)喘振曲線的測定

循環(huán)氫壓縮機(jī)因新工藝參數(shù)與原設(shè)計(jì)參數(shù)偏差較大，造成防喘振閥門開度在30%左右，浪費(fèi)了很多功耗。根據(jù)GB/T 25630-2010規(guī)范要求，通過緩慢關(guān)閉循環(huán)氫壓縮機(jī)防喘振閥門和后續(xù)流程閥門開度來提高循環(huán)氫壓縮機(jī)出口管網(wǎng)阻力（圖1），直至循環(huán)氫壓縮機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)進(jìn)入壓縮機(jī)的喘振區(qū)域，壓縮機(jī)真實(shí)發(fā)生喘振現(xiàn)象。通過查看壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，記錄喘振發(fā)生時(shí)循環(huán)氫壓縮機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，并按測試規(guī)范要求換算到新工藝入口參數(shù)下得到新的循環(huán)氫壓縮機(jī)喘振曲線。根據(jù)新喘振曲線考慮10%的安全裕度設(shè)置防喘振線。

壓縮機(jī)喘振的判斷依據(jù)：

①壓縮機(jī)入口和出口有異常低頻脈動聲音；

②觀察到壓縮機(jī)入口壓力值出現(xiàn)明顯波動；

③觀察壓縮機(jī)出口壓力值，當(dāng)?shù)谝淮伪O(jiān)測到壓力顯示有降低時(shí)，認(rèn)為機(jī)組即將發(fā)生喘振；

④觀察機(jī)組振動檢測界面，如果振幅信號有微小的突變表示機(jī)組可能開始喘振；

當(dāng)上述①②③④中任意一條顯示出壓縮機(jī)將發(fā)生喘振時(shí)，迅速打開防喘振閥來保護(hù)壓縮機(jī)的安全。

4壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)的改造

循環(huán)氫壓縮機(jī)實(shí)時(shí)工作點(diǎn)按修正后的流量計(jì)算公式計(jì)算，喘振曲線按重新測定的壓縮機(jī)真實(shí)喘振曲線坐標(biāo)，更新防喘振系統(tǒng)中的控制參數(shù)。新喘振曲線與原喘振曲線對比見圖2。

圖2中，防喘振控制界面的橫坐標(biāo)選用流量的無量綱參數(shù)可以根據(jù)循環(huán)氫壓縮機(jī)入口條件進(jìn)行實(shí)時(shí)流量修正；縱坐標(biāo)選用循環(huán)氫壓縮機(jī)壓比值，可以根據(jù)循環(huán)氫壓縮機(jī)入口條件進(jìn)行實(shí)時(shí)壓力修正，確保循環(huán)氫壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)能實(shí)時(shí)有效的保護(hù)壓縮機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行

6結(jié)語

該循環(huán)氫壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)改造后，防喘振曲線更準(zhǔn)確，能更好的保護(hù)循環(huán)氫壓縮機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

循環(huán)氫壓縮機(jī)實(shí)時(shí)工作點(diǎn)根據(jù)重新標(biāo)定的流量公式計(jì)算，能更準(zhǔn)確的計(jì)算實(shí)時(shí)工作點(diǎn)和喘振曲線的安全裕度。修改后的防喘振線相比于原防喘振線偏向小流量方向移動 15%左右，使得壓縮機(jī)防喘振閥門由30%開度可以全關(guān)，壓縮機(jī)的整機(jī)功率比防喘振系統(tǒng)改造前節(jié)約了約13%的功耗，汽輪機(jī)每小時(shí)可節(jié)約3噸蒸汽，每年可為煉油廠節(jié)約成本300多萬元。

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