3MCL526型CO離心式壓縮機原始試車運行總結

高 毅 徐愛軍

(河南能源化工集團安化公司 河南安陽455133)

0 前言

河南煤化集團安化公司200 kt/a乙二醇裝置于2012年6月進入試車階段，2012年12月30日一次性成功產出優質的煤制乙二醇合格產品。該裝置的氣體凈化分離采用變壓吸附(PSA)工藝，水煤氣經變換和脫硫后再進入變壓吸附(PSA)系統，氣體經凈化分離后產出合格的中間產品H2和CO，提供給乙二醇裝置進行乙二醇合成。其中CO氣經1臺3MCL526型離心式壓縮機加壓后送至下游工序。該離心式壓縮機原始試車及運行情況總結如下。

1 機組狀況

(1)3MCL526型離心式壓縮機工藝設計參數見表1。

表1 3MCL526離心式壓縮機工藝設計參數

項 目參數一段入口氣體壓力/ MPa≥0.002一段出口氣體壓力/ MPa≤0.10二段出口氣體壓力/ MPa≤0.28三段出口氣體壓力/ MPa≤0.60一段出口氣體溫度/℃≤119二段出口氣體溫度/℃≤119三段出口氣體溫度/℃≤124入口氣體中CO體積分數/%≥98.5三段出口氣量/(m3·h-1,標態)23 000

(2)氣體流程。從變壓吸附(PSA)系統來的純度98.5%(體積分數)、壓力0.005 MPa左右、溫度40 ℃的CO氣體經入口管道過濾器過濾掉粉塵后進入壓縮機一段，經離心壓縮后的氣體壓力達到0.10 MPa左右、溫度上升至110 ℃左右進入一段出口水冷器降溫至35 ℃左右，進入壓縮機二段入口，經二級壓縮后的氣體壓力達0.25 MPa左右、溫度上升至110 ℃左右，再進入二段出口水冷器降溫至35 ℃左右，然后進入壓縮機三段，經三段壓縮后氣體壓力達0.60 MPa左右、溫度上升至110 ℃左右進入三段出口水冷器，氣體溫度降至35 ℃左右后送至乙二醇裝置。壓縮機機組設置了三回一防喘振自調閥，保證壓縮機的吸入流量比喘振流量大，從而保證壓縮機工作穩定。

2 試車情況

2.1 試車階段內容及要求

離心式壓縮機原始試車分為5個階段：電機空負荷試車，干氣密封測試，主機設備、工藝管道吹掃，主機空負荷試車和主機負荷試車。

(1)電機空負荷試車。2012年8月4日，電機進行了2 h的空負荷試車。內容及要求：①全面檢查機組的機械、設備、管路的安裝檢修質量，并消除存在的缺陷；②檢查機組儀表、自控系統是否符合設計要求或檢修規范的要求，聯鎖自保是否準確、靈敏；③電機軸承及定子的溫度；④檢查勵磁電機的勵磁電流、功率因數等參數是否正常，現場參數是否與配電室相同，電路有無帶電打火情況。

(2)干氣密封測試。2012年8月13日，用儀表空氣、氮氣進行了干氣密封測試，測試氮氣的壓力≥0.45 MPa。內容及要求：①對干氣密封系統預處理；②投運及調試干氣密封儀表；③氮氣正式投運后，檢查壓力自調閥運行情況，調整一級密封氣、二級密封氣、隔離氣流量。

(3)設備、工藝管道吹掃。2012年8月25日，采用壓縮空氣對設備、工藝管道進行吹掃，壓縮空氣壓力控制在0.30 MPa。內容及要求：吹掃設備所連接工藝管道，達到無焊渣、鐵銹等雜物。

(4)主機空負荷試車。2012年9月10日，采用空氣對主機進行6 h的空負荷試車，一段入口加不銹鋼過濾網(80目)，三段出口壓力控制≤0.20 MPa。內容及要求：①壓縮機主機轉速達到額定轉速10 420 r/min；②檢查電機及耦合器的軸承振動、軸承溫度及油溫、油壓變化，滿足技術要求；③檢查電機、耦合器相關位置數據，試運轉合格；④機組無負荷運轉過程中,觀察機殼受熱時膨脹是否正常并進行機械檢查；⑤檢查機組各部位運轉是否正常，包括振動、溫度、運轉聲音及循環冷卻水是否有異常狀況。

(5)主機負荷試車。2012年9月25日，采用空氣對主機進行6 h負荷試車,試車流程與空負荷試車流程相同，入口加不銹鋼過濾網(80目)，出口壓力逐漸提升至0.40 MPa。內容及要求：①主機轉速穩定在8 900 r/min；②以一段入口過濾器入口進氣，緩慢關閉旁通管道閥門，關閉出口放空閥，調節出氣管道壓力，使其穩定在低負荷工況下(0.20～0.30 MPa)連續運行1 h以上，電機及機組各項參數滿足工藝要求，檢查軸承、齒輪箱等部位的潤滑及磨損情況；③利用防喘振閥逐漸提高壓縮機負荷，將出口壓力由0.30 MPa提高至0.40 MPa，機組運行1 h以上記錄觀察各參數運行情況；④按正常程序停機時，先對機組進行卸壓，逐漸打開防喘振旁路閥門，同時緩慢關閉機組氣路出口閥門，再用機組出口放空閥對機組進行卸壓，等壓力卸完后，將機組轉速降至0 r/min，再關閉電動機，記錄從驅動機停機到轉子完全停轉所用的時間；轉子停穩后，應立即連續盤動轉子，直至軸承處流出油溫度降至(40±3) ℃，方可停運盤車器及油系統。停機后，對各位置進行常規檢查。

2.2 機組管道吹掃具體方法

壓縮機組開車前需要對所屬工藝管線進行吹掃，根據3MCL526型離心式壓縮機組的現場配置，采取了分段隔離的方法對每段進、出口管線進行了吹掃，保證雜物不進入機組內部對機組轉子造成危害。

(1)由于離心機段間氣體管道與主機本體連接方式為焊接，無法蘭接口，無法進行有效吹掃，為保證吹掃質量，在吹掃過程中用氣焊斷開每段的工藝氣管口進行清掃，保證管道內無焊渣、鐵銹等雜物。清掃完成后，管道與設備焊接采用氬弧焊打底，要求無焊渣殘留。

(2)拆除壓縮機進口、出口及防喘振回路的自調閥和出口流量計，引壓縮空氣進行吹掃，壓縮空氣壓力控制在0.30 MPa左右。

(3)采取由入口引壓縮空氣對壓縮機出口管線進行吹掃，保證進、出壓縮機的每條管線清潔。

(4)每條管線吹掃過程進行打靶測試，宜采用厚度5 mm、寬度≥排汽管道內徑8%的、長度略大于管道內徑的鋁板靶片；靶片上殘留可見固體顆?！堞?.6 mm，粒數分布量1個/cm2，3次打靶靶片符合此要求則為合格。

2.3 壓縮機組升速方法

壓縮機組經干氣密封調試運行及管道清掃合格后，進入負荷試車階段。機組在加負荷之前，先進行空負荷試車，在此階段將機組轉速提至或接近于額定轉速，在額定轉速下穩定運轉4 h，測試機組的軸承振動、軸承溫度及油溫、油壓變化情況。壓縮機升速控制步驟見表2。

(1)打開壓縮機一段進口進氣閥，采用一段進口過濾器的入口進氣，打開壓縮機三段出口放空閥，以三段出口放空管線作為壓縮機試車排氣口，全開壓縮機回路防喘振閥，使壓縮機在空負荷條件下進行升速。

(2)緩慢關閉旁通管道閥門，關閉壓縮機出口放空閥，調節壓縮機出口壓力，使其穩定在低負荷工況連續運行1 h、電機及機組各項參數滿足工藝要求后，檢查軸承、齒輪箱等部位的潤滑及磨損情況。

3 運行情況

(1)乙二醇裝置CO離心式壓縮機2012年 9月 9日開始試運行；21：28，啟動離心式壓縮機主機；21：45，開始升速，轉速600 r/min；22：00，轉速升至2 800 r/min；22：05，耦合器勺管閥位開始出現波動，轉速由2 800 r/min跳至2 000 r/min，由于儀表接線問題，齒輪箱軸承溫度測溫點出現波動(由29 ℃上升至報警值150 ℃)；22：45，機組被迫停車。機組共運行1 h以上。

表2 壓縮機升速控制步驟

項目實際轉速/(r·min-1)升速速率/(r·min-1)運行時間/ min備注第1區間500第2區間500～1 000第3區間1 000～3 000600301515要求啟動轉速>200 r/min第4區間3 000～5 000600/3 00015 在此升速區間,離心機應快速通過第1臨界轉速,升速速率由600 r/min提至3 000 r/min第5區間5 000～6 50060015第6區間6 500～8 446600/3 00015 在此升速區間,離心機應快速通過第2臨界轉速,升速速率由600 r/min提至3 000 r/min第7區間8 446～10 42060015

(2)機組在2012年9月10日進行了第2次啟動空負荷試車；18：33，啟動主機；19:00，開始升速；至22：12，機組轉速升至10 420 r/min，達到機組額定轉速；再穩定運行2 h后，然后主機停車。第2次空負荷試車時間6 h左右。

(3)2012年9月15日，拆下機組臨時試驗密封，換上干氣密封重新調試。調試正常后，9月25日機組進行了第3次負荷試車。12：23，啟動主機；13：03，開始升速；14：40，轉速升至10 420 r/min；15：18，三段出口氣體壓力升至0.128 MPa；15：28，三段出口氣體壓力升至0.140 MPa；16：14，三段出口氣體壓力升至0.206 MPa；16：58，三段出口氣體壓力升至0.400 MPa；主機穩定運行1 h后停機。第3次負荷試車時間6 h左右。

4 出現的問題及處理措施

(1)第1次試車過程中，壓縮機組在啟動后，在升速初期低轉速條件下，耦合器勺管閥位開度波動大，影響機組提速。經分析判斷，發現DCS控制系統影響勺管閥位的儀表PID參數不合適，初始設置的P(自調閥比例系數)=80，I(自調閥積分時間)=40 s，此2個值的設定影響了閥門的跟進速度。經過幾次調試后，將PID參數調整為P=200和I=20 s，減小了因PID參數引起的勺管閥位開度波動，從而穩定了壓縮機組啟動時主機的轉速，使主機轉速不再大幅度波動，解決了機組因轉速波動而引起的油溫高觸發的聯鎖停車現象。

同時，在壓縮機組提速過程中，將耦合器油壓由0.10 MPa逐漸提高至0.17 MPa，增加耦合器供油量。針對齒輪箱軸承溫度測溫點出現波動，進行了現場檢查，排除機組本身軸瓦的機械故障，重新更換了測溫探頭并重新檢查了儀表線路，排除了故障。

(2)在空負荷試車后，重新測試干氣密封系統時發現一級、二級密封的過濾器出現不同程度的堵塞。拆檢后，發現過濾器內積灰較多。原因為氮氣管線長期不用，管道內鐵銹較多。在投運干氣密封前，應再次對氮氣管道進行吹掃。

(3)在第2次空負荷試車后，干氣密封二次平衡管壓差調節閥(PDIC12421)PID參數調節與現場實際調節量相反，造成閥門開關與實際運行不符。經停車修改程序后，重新調試至正常。

(4)壓縮機在運行過程中，升速、運行、停車模式均不能按程序進行正常切換，在操作中必須由程序強制執行，屬程序設計問題。經與沈陽鼓風機集團技術人員合作更正了程序缺陷。

(5)壓縮機氣路系統上防喘振閥(FV12475)不能實現手動模式調節。經修改程序后，防喘振閥完成了自動/手動2種模式下的運行試驗。

5 結語

(1)經過6 h左右負荷試車，離心機轉速達到其額定轉速10 420 r/min，在介質為空氣、入口氣體壓力為常壓條件下，三段出口氣體壓力達到0.40 MPa、負荷機組試車要求。

(2)離心式壓縮機屬于高速運轉設備，在原始開車前，進、出口管線必須進行嚴格清掃和吹掃，保證管線及設備無銹、無污，不得留有殘水，以防生銹。

(3)干氣密封一級密封器氣體壓力由氣動薄膜閥控制壓力，其指示應高于離心式壓縮機組平衡管壓力0.20 MPa。調節閥門(V28和V32)，使流量計(FI12422和FI12423)指示為8 m3/h(標態)，防止機組內工藝氣污染干氣密封，以保證機組密封性和高速運行的穩定性。

(4)啟動離心式壓縮機前，應保證潤滑油路系統潤滑油總管油壓(PG12456)不低于0.25 MPa，潤滑油溫度正常(35 ℃)。

(5)機組升速前，應調整好液力耦合器油壓，并保證油壓穩定，才能避免機組因油壓波動引起機組轉速波動；耦合器轉速波動后，將產生大量的熱量，如果這些熱量不能被潤滑油及時帶走，將造成耦合器軸瓦溫度升高，進而危及機組安全運行。

(6)升速過程中，初始轉速應≥700 r/min，并應盡快將轉速提至2 000 r/min，機組避免在低轉速下長時間運行，保證液力耦合器勺管閥位正常工作。

(7)經過2次試車運行，測試出離心式壓縮機第1臨界轉速區為3 300～4 300 r/min，第1臨界轉速為3 400 r/min；第2臨界轉速區為7 358～8 290 r/min，第2臨界轉速為7 390 r/min。這些數據的獲得為機組以后的運行提供了借鑒，在運行中應避免機組進入此臨界轉速區；升速時，應快速通過這些區域，以保證機組安全。

3MCL526型CO離心式壓縮機自2012年11月投運生產以來，運行穩定，機組各項溫度指標及振動指標處于控制指標之內。通過處理試車及運行過程中的問題，解決了乙二醇裝置凈化系統的瓶頸，取得了經驗，為今后裝置的安全穩定運行打下了良好的基礎。