天津石化乙烯裝置裂解氣壓縮機喘振線驗證方案

于楠

摘 要：裂解氣壓縮機U-GB201是乙烯裝置核心設備，采用透平驅動，其防喘振控制原來在DCS中實現，由于DCS系統掃描和執行速度慢，加上控制算法簡單，屬單參數（最低流量算法）控制方式，因此控制精度低，控制裕度大，機組運行時離喘振區遠，耗費大量能量。改造后的ITCC系統采用成熟的模塊化控制技術實現了防喘振控制功能，可以最大程度利用蒸汽做功，降低能耗。文章介紹了裂解氣壓縮機喘振線驗證方案原理、風險和相應預防措施進行分析，并作出可實際運作的實施方案。

關鍵詞：喘振線；驗證測試；風險；措施

1 喘振線驗證試驗方案

1.1 試驗原則

本次試驗對壓縮機第一、二、三段分別進行喘振線驗證實驗。喘振線驗證試驗在裝置停車前進行，測試時間不超過2小時。對每一段分別測試點數3點，根據該機組正常使用的流量和壓力速度情況現場確定幾個測試點。

在測試過程中依據測試情況決定測試的深度，如果測試到臨界喘振點或測試的工作點已到達喘振線還未發生喘振或發現異常及時停止測試，如果發生意外可以緊急停車。

測試結束要及時把為了做測試而做的程序和硬件的改變恢復。

1.2 驗證試驗前準備

1.2.1 程序修改

每發生1次喘振時，防喘振閥FVXXX開度增加10%。保持現在對防喘振閥電磁閥的強制帶電，即讓喘振電磁閥不動作。

修改程序中儀表量程，入口壓力PIXXX和出口壓力PIXXX的量程增加50%。增加喘振測試操作畫面。

在測試中用這個畫面可以監視每段的運行情況和操作喘振閥。

此過程需要提前作好，并且連接實驗系統模擬調試。

1.2.2 現場儀表參數調整

調整一段入口壓力PIXXX流量等這些個變送器的阻尼時間，設置到最小。

為了確保流量的準確，檢查、排凝一段出口流量FIXXX。

下裝程序，下裝完成后檢查確認正確。

1.2.3 喘振閥測試

在一定幅度對防喘振閥進行簡單測試，以保證定位器和執行機構動作的靈敏程度（不會發生卡澀）滿足測試要求。可以先將喘振閥關一定幅度，然后打開觀察是否正常。

1.2.4 連接數據采集設備

在交換機的備用網口上連接一臺安裝Triconex TriLogger Playback 數據采集軟件的電腦采集數據作為輔助數據。

1.3 試驗過程

（1）控制機組速度到測試速度，將三返一、五返四防喘振控制方式改為手動。（2）用每次關2%的按鈕逐漸關小喘振閥，當流量降低，工作點靠近原有喘振線時，改用慢速每次0.5%的按鈕緩慢關小喘振閥，直到測試到臨界喘振點或測試的工作點到達現有的喘振線時，結束這個點的實驗。用每次開2%的按鈕打開喘振閥，這個點的實驗完成。這期間如果發生喘振，喘振測試儀會輸出信號到系統每檢測到1次喘振喘振閥輸出增加20%。（3）調整機組速度，和2相同的步驟做下一點，直到全部做完5個實驗。（4）實驗結束防喘振閥打開，拆卸喘振測試儀的接線，恢復連接到原來的連接。恢復調整的壓力變送器的阻尼時間，檢查確認個點的顯示正確，實驗結束。（5）裝置停工后，刪除測試修改的程序。根據測試結果，從新計算喘振線，修改防喘振程序。

2 風險及措施

2.1 喘振不能及時脫離的風險

風險：喘振是渦輪式壓縮機在特定的運行條件下會發生的一種特有現象。在機組發生喘振時，由于氣流方向的改變，會改變軸向力的方向。如果喘振不被制止，壓縮機組的推力軸承，段間密封，軸端密封會在多次喘振周期后可能損壞。制止喘振發生需要盡快降低壓縮機出口的阻力（打開防喘振閥）。喘振及其所造成的機械損壞的風險是喘振未被探測出，而沒有及時采取措施。

措施：喘振測試是通過人工的手段改變壓縮機組的運行條件，將壓縮機的運行點逐漸靠近實際喘振點，通過儀器監測和人員監測的方法，及時探測到機組開始進入喘振狀態，快速打開防喘振閥。使機組脫離喘振工況。在喘振測試時，由于機組運行的數據（入口流量，入出口壓力等）都被測試儀器高速監測，同時也被測試人員實時觀測。即使接近或發生喘振情況出現，防喘振閥也能夠及時打開，使機組恢復到安全運行的區域，避免連續喘振的發生。

2.2 防喘振閥突然打開引起機組出入/口壓力波動風險

風險：在喘振測試時，由于發生喘振時控制動作會將防喘振閥快速打開，壓縮機的入/出口壓力會產生波動，對下游工藝產生影響。特別是入口壓力，可能由于防喘振閥的快速打開而造成入口壓力上升。

措施：可能會引起裝置的波動，相關人員作好準備。在喘振測試時工藝操作條件已是處于停車前的特殊工況，波動不會造成太大影響。

2.3 機組喘振時或喘振閥突然開大可能引起機組速度變化風險

風險：機組轉速升高可能會引起汽輪機振動高，嚴重會造成聯鎖機。

措施：在喘振測試時，汽輪機的調速回路仍將在ITCC的自動控制狀態下。汽輪機的轉速設定在固定在所需的轉速上。ITCC調速回路根據此設定點自動跟蹤保持轉速，即使在防喘振閥打開時（負荷下降），汽輪機也能維持控制在設定轉速下運行。測試時如果沒有發生喘振不要快速打開喘振閥如果機組停機，按照預先做好的機組停機方案處理。

2.4 控制程序修改后將下裝風險

風險：下裝程序可能因為邏輯修改錯誤引起不正常的動作乃至跳車。

措施：提前修改好程序，將沒有修改的原程序下裝到實驗系統，將機組模擬到現場運行條件后，把修改后的程序下裝實驗系統中確認正確，避免程序修改錯誤的發生。