循環氫壓縮機防喘振系統改造

張瑞 牛哲

摘 要：壓縮機的喘振控制是保障壓縮機運行的關鍵，喘振曲線的準確度直接關系到壓縮機設備的安全。

關鍵詞：壓縮機、防喘振系統

引言

隨著國家第五階段機動車污染物排放標準，即“國五標準”的實施，各煉油廠都需要升級柴油加氫精制-改質-降凝裝置的生產工藝。循環氫壓縮機作為柴油加氫裝置重要設備，其入口工藝參數的變化必然會造成壓縮機防喘振系統按原工藝參數計算的控制參數準確性受到影響。循環氫壓縮機防喘振閥門在新工藝參數下的開度都很大，又造成壓縮機部分氣流在打循環，浪費了很多能源。因此對新工藝下的循環氫壓縮機防喘振系統的升級改造既能準確保護壓縮機運行又能節能降耗。本文以某煉油廠柴油加氫裝置循環氫壓縮機為例，介紹壓縮機防喘振系統的改造。

1循環氫壓縮機工藝參數對比

由于煉油廠生產工藝的改變，循環氫壓縮機入口條件也發生變化，具體參數見表1。

由于循環氫壓縮機入口參數的變化，對壓縮機防喘振系統主要造成以下影響：

①流量測量裝置需根據工藝參數重新標定。

②循環氫壓縮機喘振曲線需要根據工藝參數重新測試。

2 循環氫壓縮機流量測量裝置的標定

循環氫壓縮機防喘振系統改造本著節能降耗，以最小的改動滿足煉油廠安全生產為目標進行。首先要對循環氫壓縮機流量測量裝置進行標定，計算該流量裝置和配套的差壓變送器是否滿足新工藝參數的要求。該循環氫壓縮機流量測量裝置選用的是標準角接取壓孔板流量計，其參數見表2。

根據孔板設計手冊，流量的計算公式為：

式中：qm 為質量流量

C 為流出系數

ε 為膨脹系數

D為管道內徑

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

按照循環氫壓縮機新工藝的入口參數核算的流量裝置參數如表3。

根據壓縮機流體力學知識，在壓縮機及管路固定的情況下，則壓縮機的流量曲線基本固定，且新標定后的孔板刻度流量大于原設計刻度流量，故重新標定后的流量裝置依然能滿足循環氫壓縮機新工藝的要求。

該流量測量裝置按新工藝參數修正后的流量計算公式簡化為：

為循環氫壓縮機入口容積流量

為循環氫壓縮機入口流量差壓

T1 為循環氫壓縮機入口溫度

P1 為循環氫壓縮機入口壓力

Pa 為循環氫壓縮機入口大氣壓力

3 壓縮機喘振曲線的測定

循環氫壓縮機因新工藝參數與原設計參數偏差較大，造成防喘振閥門開度在30%左右，浪費了很多功耗。根據GB/T 25630-2010規范要求，通過緩慢關閉循環氫壓縮機防喘振閥門和后續流程閥門開度來提高循環氫壓縮機出口管網阻力（圖1），直至循環氫壓縮機的實際工作點進入壓縮機的喘振區域，壓縮機真實發生喘振現象。通過查看壓縮機控制系統的歷史數據，記錄喘振發生時循環氫壓縮機的各項參數，并按測試規范要求換算到新工藝入口參數下得到新的循環氫壓縮機喘振曲線。根據新喘振曲線考慮10%的安全裕度設置防喘振線。

壓縮機喘振的判斷依據：

①壓縮機入口和出口有異常低頻脈動聲音；

②觀察到壓縮機入口壓力值出現明顯波動；

③觀察壓縮機出口壓力值，當第一次監測到壓力顯示有降低時，認為機組即將發生喘振；

④觀察機組振動檢測界面，如果振幅信號有微小的突變表示機組可能開始喘振；

當上述①②③④中任意一條顯示出壓縮機將發生喘振時，迅速打開防喘振閥來保護壓縮機的安全。

4壓縮機防喘振系統的改造

循環氫壓縮機實時工作點按修正后的流量計算公式計算，喘振曲線按重新測定的壓縮機真實喘振曲線坐標，更新防喘振系統中的控制參數。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選用流量的無量綱參數可以根據循環氫壓縮機入口條件進行實時流量修正；縱坐標選用循環氫壓縮機壓比值，可以根據循環氫壓縮機入口條件進行實時壓力修正，確保循環氫壓縮機防喘振系統能實時有效的保護壓縮機安全穩定運行

6結語

該循環氫壓縮機防喘振系統改造后，防喘振曲線更準確，能更好的保護循環氫壓縮機安全穩定的運行。

循環氫壓縮機實時工作點根據重新標定的流量公式計算，能更準確的計算實時工作點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，使得壓縮機防喘振閥門由30%開度可以全關，壓縮機的整機功率比防喘振系統改造前節約了約13%的功耗，汽輪機每小時可節約3噸蒸汽，每年可為煉油廠節約成本300多萬元。

參考文獻：

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