壓縮機(jī)組切換時(shí)系統(tǒng)風(fēng)壓大幅度波動(dòng)分析

胡海風(fēng)張曉群 龍希 軍海濤 何良

（中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司)

壓縮機(jī)組切換時(shí)系統(tǒng)風(fēng)壓大幅度波動(dòng)分析

胡海風(fēng)*張曉群 龍希 軍海濤 何良

（中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司)

壓縮機(jī)組切換時(shí)系統(tǒng)工業(yè)風(fēng)和儀表風(fēng)的壓力均出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，從多余氣量放空方式、輔助機(jī)組匹配、運(yùn)行機(jī)組設(shè)備故障等多方面分析了影響因素，并采取了相應(yīng)的處理措施。

壓縮機(jī)切換風(fēng)壓空氣分析

0 前言

在石油、化工生產(chǎn)裝置中多采用離心式壓縮機(jī)來(lái)增壓和輸送氣體。為保證生產(chǎn)的連續(xù)性和可靠性，往往采用一開(kāi)一備兩臺(tái)壓縮機(jī)，因此壓縮機(jī)的切換是必不可少的。盡管切換方法很多，但不管哪種切換法都要滿足對(duì)生產(chǎn)影響小和操作強(qiáng)度低等要求。然而，2011年度我們?cè)谇袚Q機(jī)組時(shí)，多次發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)風(fēng)壓波動(dòng)很大。

1 工藝流程與設(shè)備

1.1 工藝流程簡(jiǎn)介

獨(dú)山子石化公司供氣車(chē)間空壓裝置擔(dān)負(fù)公司生產(chǎn)用的工業(yè)風(fēng)、儀表風(fēng)供風(fēng)工作。空壓裝置的工藝流程如下：空氣經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器后由各種類(lèi)型壓縮機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)空壓機(jī))提高壓力，再經(jīng)過(guò)換熱器降低溫度，同時(shí)除去空氣中的雜質(zhì)、灰塵、部分水分，然后送至冷凍干燥機(jī)冷凍部分先除去絕大部分水分，再送至微熱再生式吸干部分進(jìn)一步脫除水分，最后分別送至工業(yè)風(fēng)和儀表風(fēng)儲(chǔ)罐中，經(jīng)過(guò)緩沖后儲(chǔ)存，儲(chǔ)罐中的空氣由氣動(dòng)閥門(mén)來(lái)控制外供量和壓力。

儀表風(fēng)系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 空壓裝置流程

1.2 設(shè)備參數(shù)

空壓裝置現(xiàn)有壓縮機(jī)4臺(tái)，其中離心式壓縮機(jī)2臺(tái)、螺桿式壓縮機(jī)2臺(tái)。離心式壓縮機(jī)排量為150 Nm3/min，平時(shí)一開(kāi)一備。螺桿式壓縮機(jī)既作為系統(tǒng)風(fēng)壓波動(dòng)時(shí)輔助供風(fēng)設(shè)備，同時(shí)也作為裝置開(kāi)工時(shí)離心式壓縮機(jī)用氣的動(dòng)力源。機(jī)組的有關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 壓縮機(jī)參數(shù)

2 切換要求

（1）在備用機(jī)組模擬開(kāi)機(jī)測(cè)試完成前嚴(yán)禁開(kāi)機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)保持無(wú)磁場(chǎng)干擾，以保證機(jī)組測(cè)試順利準(zhǔn)確。

（2）切換前與設(shè)備維修、電廠、供排水、調(diào)度等相關(guān)單位做好溝通，避免作業(yè)程序混亂。

（3）在離心式壓縮機(jī)組切換操作時(shí)外送流量基本維持不變，以使系統(tǒng)壓力波動(dòng)盡可能小，避免干燥系統(tǒng)跳級(jí)和廠區(qū)用風(fēng)單位受到影響。

（4）操作盡可能自動(dòng)化且簡(jiǎn)單可靠，在緊急情況下不至于產(chǎn)生誤操作。不容許超溫、超壓等惡劣情況出現(xiàn)。

3 存在的問(wèn)題

空壓車(chē)間在空壓裝置（壓縮機(jī)）切換時(shí)出現(xiàn)一些問(wèn)題，具體如下所述：2011年12月8日由J-101（空壓裝置流程中設(shè)備編號(hào)，見(jiàn)圖1，下同）空壓機(jī)切換至J-102空壓機(jī)；2012年1月11日由J-102切換至J-101。J-105空壓機(jī)做輔助機(jī)組，以避免在切換發(fā)生故障時(shí)影響系統(tǒng)或出現(xiàn)無(wú)壓力現(xiàn)象。DCS記錄系統(tǒng)風(fēng)壓曲線變化情況，如圖2和圖3所示。副操到現(xiàn)場(chǎng)將凈-3過(guò)濾器的原入口閥部分開(kāi)啟，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)放空，同時(shí)降低工業(yè)風(fēng)的設(shè)定壓力，以確保切換時(shí)不會(huì)超壓。當(dāng)J-102加載時(shí)，出現(xiàn)工業(yè)風(fēng)和儀表風(fēng)壓力急劇下降，其中工業(yè)風(fēng)壓力分別降至0.357 MPa和0.430 MPa，儀表風(fēng)壓力同樣也降至0.527 MPa和0.548 MPa。操作人員迅速關(guān)小凈-3入口閥，從而使壓力迅速上升，然后配合總放空閥動(dòng)作，但風(fēng)壓仍出現(xiàn)不規(guī)律的波動(dòng)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間磨合才使得切換平穩(wěn)。切換完畢后，發(fā)現(xiàn)J-102入口導(dǎo)葉開(kāi)度小于35%，設(shè)定出口壓力為0.75 MPa，入口開(kāi)度效果不明顯，系統(tǒng)壓力仍然低于同期運(yùn)行值。

圖2 壓縮機(jī)切換時(shí)工業(yè)風(fēng)壓力

圖3 壓縮機(jī)切換時(shí)儀表風(fēng)壓力

4 原因分析

4.1 多余氣量放空控制不合理

在裝置二層平臺(tái)上手動(dòng)控制DN200 mm的閥門(mén)，作為切換時(shí)泄壓的控制手段。這一操作不但勞動(dòng)強(qiáng)度大而且放空量不易控制，往往是主操發(fā)現(xiàn)壓力波動(dòng)時(shí)才通知現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)或關(guān)此閥，所以說(shuō)此閥對(duì)壓力操控有滯后性，使得切換時(shí)系統(tǒng)壓力波動(dòng)不斷。

4.2 壓縮機(jī)壓力設(shè)定不合理

J-105空壓機(jī)具有可變壓力設(shè)定功能，在供風(fēng)時(shí)設(shè)定出口壓力為0.65 MPa。當(dāng)時(shí)（2012年1月11日）在切換后的短期內(nèi)發(fā)現(xiàn)J-101的入口導(dǎo)葉開(kāi)度不正常，于是不斷地提高J-101機(jī)組的設(shè)定壓力，從0.70 MPa提高到0.78 MPa，機(jī)組的出口壓力也相應(yīng)由0.62 MPa提高到0.66 MPa。這就超過(guò)了J-105的設(shè)定，結(jié)果導(dǎo)致自動(dòng)卸載，操作室J-105停車(chē)指示燈閃紅，系統(tǒng)壓力出現(xiàn)短暫下降。剛開(kāi)始時(shí)是系統(tǒng)壓力略高于壓縮機(jī)排氣壓力，所以壓縮機(jī)的入口導(dǎo)葉開(kāi)度較小，隨著設(shè)定壓力的增加最終使得J-101入口開(kāi)度增加，但給J-105造成卸載。這些情況表明，離心式壓縮機(jī)的壓力設(shè)定不合理。

4.3 錐形過(guò)濾器的影響

J-102于2007年引進(jìn)并投入使用，當(dāng)初在空氣過(guò)濾器后和膨脹節(jié)之間的入口管線上加裝錐形過(guò)濾器是為了避免機(jī)械雜質(zhì)混入對(duì)壓縮機(jī)葉片造成損壞。但試機(jī)結(jié)束后該過(guò)濾器沒(méi)有拆卸，當(dāng)開(kāi)啟J-102時(shí)（2011年12月8日），發(fā)現(xiàn)J-102入口導(dǎo)葉開(kāi)度維持在23%左右，可能的原因是入口堵塞，于是不執(zhí)行切換操作。停機(jī)后現(xiàn)場(chǎng)拆卸發(fā)現(xiàn)錐形過(guò)濾器內(nèi)有雜質(zhì)但不是很多。詢(xún)問(wèn)廠家和查看原始資料發(fā)現(xiàn)，錐形過(guò)濾器長(zhǎng)期投用對(duì)生產(chǎn)有影響，不宜長(zhǎng)期使用，因此建議試機(jī)結(jié)束后拆除。實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，該過(guò)濾器對(duì)壓縮前真空度影響較大。

4.4 空壓機(jī)出口單向閥動(dòng)作卡澀

雖然錐形過(guò)濾器影響并不大，但J-102空壓機(jī)的三級(jí)排氣壓力卻很高，達(dá)到0.67 MPa，可能的原因是三級(jí)壓縮后的水冷器空氣側(cè)堵塞或氣液分離器堵塞。在氣液分離器部位安裝壓力表測(cè)得壓力為0.65 MPa，因此基本上排除水冷器和氣液分離器的原因。然后從單向閥后測(cè)得壓力為0.56 MPa。現(xiàn)場(chǎng)拆檢發(fā)現(xiàn)，單向閥卡澀嚴(yán)重，在大作用力下只動(dòng)作70%，所以基本判定是單向閥發(fā)生故障。

5 處理措施

通過(guò)排查原因，車(chē)間更換了J-102空壓機(jī)的單向閥，拆除了J-102入口的錐形過(guò)濾器。同時(shí)將切換時(shí)的放空控制點(diǎn)改由總放空啟動(dòng)閥門(mén)來(lái)控制，大大減少了操作人員的工作量。在切換大機(jī)組時(shí)，使用固定排出壓力的J-106空壓機(jī)，而對(duì)于J-105改為系統(tǒng)壓力低時(shí)運(yùn)行。

通過(guò)上述改進(jìn)，車(chē)間于2012年1月13日再次進(jìn)行大機(jī)組切換，從切換的過(guò)程來(lái)看，切換時(shí)間明顯減少，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度相應(yīng)得到降低。放空由現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)節(jié)改為DCS操作，閥門(mén)啟閉的精確度明顯提高，系統(tǒng)工業(yè)風(fēng)壓力最低點(diǎn)為0.524 MPa，儀表風(fēng)壓力最低點(diǎn)為0.559 MPa，且運(yùn)行比較平穩(wěn)。運(yùn)行的具體情況如圖2和圖3所示。

6 結(jié)束語(yǔ)

大機(jī)組切換直接關(guān)系到公司各用風(fēng)單位的安全生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的排查和解決，有力地保障了機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行和供風(fēng)的平穩(wěn)。當(dāng)然還有許多問(wèn)題沒(méi)有認(rèn)識(shí)到位，應(yīng)在后期的生產(chǎn)和管理中逐步排查和處理。

[1] 朱江.多級(jí)往復(fù)壓縮機(jī)切換方法及應(yīng)注意的問(wèn)題[J].壓縮機(jī)技術(shù)，1999（3）：15-18.

[2] 胡移風(fēng).儀表風(fēng)機(jī)組常見(jiàn)故障及處理[J].石油和化工設(shè)備，2007（4）：62-65.

Analysis on System Air Pressure Substantial Fluctuation during Compressor Switching

Hu Haifeng Zhang Xiaoqun Long Xijun Hai Tao He Liang

Air pressure substantial fluctuations of system and instrument appeared during compressor unit switching.The influence factors such as discharge mode of residual air,auxiliary unit matching,faults of running unit equipments and so on were analyzed,and corresponding measures were taken.

Compressor;Switching;Air pressure;Air；Analysis

TQ 051.21

*胡海風(fēng)，男，1983年生，助理工程師。獨(dú)山子市，833600。

2012-02-20）