GB201裂解氣壓縮機反轉的原因分析及處理

任磊

1、前言

GB201裂解氣壓縮機為公司級特護機組，是乙烯車間的核心設備，為裂解氣的分離提供相應的壓力，滿足生產的需要，所以壓縮機運行的好壞直接影響著裝置的平穩運行，影響著產品質量，影響著裝置的能耗。4月12日壓縮機組聯鎖停車，通過對S8000在線監測系統和DOC歷史記錄分析，找出機組停車時產生反轉的原因，并提出了處理方法。

2、問題及原因分析：

2.1設備概述

2.1.1壓縮機工作原理：

GB201壓縮機為離心式壓縮機，是利用旋轉葉輪實現能量轉換，葉輪隨軸高速旋轉，在葉片的推動下，氣體在葉輪中受旋轉離心力和擴壓流動的作用，從葉輪出來后，氣體的壓力和速度提高，然后利用擴壓器使氣流減速，將動能轉變為勢能，氣體的壓力提高。這時葉輪中心形成一個稀薄的空間，入口管路中氣體又被吸入葉輪不斷旋轉，在離心力作用下，連續不斷的吸入甩出氣體，這樣形成離心壓縮機連續的工作。

2.1.2主要參數：

GB-201機組為蒸汽透平驅動離心壓縮機組。透平制造商為：德國西門子；壓縮機制造商為：上海鼓風機廠有限責任公司（技術：Hitachi，Ltd Tokyo Japan）。

E-GBT201

型式：EM-GBT201為抽氣凝液式 規格型號：EHNK32/37-3

額定功率：10750Kw 額定轉速：6100rpm

最大連續轉速：6405 rpm 脫口轉速：7046 rpm

第一臨界轉速：3500 rpm 設計蒸汽壓力：11770KPag

蒸汽溫度：515℃ 排汽壓力：-89 KPag

抽氣壓力：3430 KPag 重量：18800Kg

E-GB201

水平剖分三缸（高、中、低壓）離心式壓縮機 介質：裂解氣

入口壓力：0.129MPA 出口壓力：3.974MPA

軸功率：8308KW 轉速：6100RPM

驅動機類型：透平

功 率：9701KW 級數：6（高）/7（中）/6（低）

2.2事情經過：

2011年4月12日10：17：11，乙烯裝置GB201壓縮機聯鎖停車（S8000系統顯示的時間為2011年4月12日10：29：06）。隨后通過對SOE及DCS的歷史記錄信息進行調取分析，判斷是由于壓縮機透平GBT201近壓縮機側徑向軸瓦溫度TAHH2056值突然跳變超過聯鎖設定值（130℃），引起GB201壓縮機聯鎖動作停車。

在聯鎖停車過程中，轉速從4945rpm下降到0rpm，轉子惰走時間為6秒，接著又從0rpm上升到3181rpm，時間為7秒，再經過70秒的惰走后下降至零，S8000系統監測的轉子軸心軌跡圖（如圖）

通過S8000監測到的軸心軌跡圖和轉速圖來分析，GB201裂解氣壓縮機組在10：29：12秒第一次轉速為0 rpm時的正反進動的變化可以看出轉子實際的旋轉方向與轉子規定的旋轉方向相反，說明該機組在停車過程轉子出現了反轉。

2.3原因分析：

2.3.1GBT201為抽氣凝液式汽輪機，如果抽氣止回閥出現泄漏，大量的蒸汽通過止回閥進入汽輪機可以為轉子提供動力，使得其產生反轉。

通過DCS對抽氣壓力參數趨勢的分析， 10：17：10（機組停車時）抽汽壓力為3333Kpa，10：18：00的抽汽壓力為3331 Kpa，因為機組是在停機6秒時發生的反轉，而抽氣壓力在停機50秒時還未出現明顯變化，從而可以排除由于抽氣止回閥出現泄漏蒸汽進入汽輪機提供動力導致機組反轉的可能性。

2.3.2在機組停車后，裂解氣壓縮機沒有在正向轉速降至零前將系統的壓力平衡掉，系統存在反向推動力引起壓縮機轉子反轉。通過S8000系統調取停車數據可以看出，機組在停車6秒鐘時轉速降到0rpm，該機組在工藝流程控制上設置了三段出口返壓縮機入口控制閥（FC202）和五段出口返四段入口控制閥（FC211），兩個控制閥在機組停機后3-5秒內100%打開，因此，壓縮機各段出口介質壓力對轉子的阻力矩作用應大于3-5秒。在此過程中，透平主氣門動作關閉后，壓縮機各段出口壓力保持運轉狀態，對轉子系統產生巨大的阻力矩作用，通過DCS可以看出一段入口壓力、三段出口壓力、五段出口壓力在停車過程中發生的變化（如下表）。

通過數據表格可以看出，在第一次速度為零時三段出口壓力和一段入口壓力，五段出口壓力和三段出口壓力都存在一定的壓差，機組轉速在6秒左右急劇降到0rpm。然后7秒轉速上升到3181rpm，再70后秒轉速為零，總共83秒，機組轉子儲備的彈性勢能（能夠引起轉子反轉的）釋放出來，壓縮機轉子在對介質做功和軸承阻力的作用下較緩和的停止了轉動。

綜上所述，GB201壓縮機出現反轉是由于裂解氣壓縮機沒有在正向轉速降至零前將系統的壓力平衡掉，系統存在反向推動力引起壓縮機轉子反向轉動。

3、預防措施

3.1建議請設計部門對機組反向轉動力進行核算，以保證在正向轉速降為零之前，使機組系統壓力達到平衡。

3.2三段出口增加放火炬管線及停車聯鎖打開功能，五段出口放火炬閥增設停車聯鎖打開功能，從而保證機組系統壓力快速平衡。

3.3建議將一段入口放火炬壓力控制設定值適當提高。

3.4鑒于GB201歷次非計劃性停車存在反轉的情況，建議組成GB201反轉問題攻關小組，找出反轉原因，并利用大修機會予以解決。

4、結論

通過對S8000在線監測系統和DOC歷史記錄分析，找出機組停車時產生反轉的原因是裂解氣壓縮機沒有在正向轉速降至零前將系統的壓力平衡掉，系統存在反向推動力引起壓縮機轉子反向轉動，并提出了處理方法。

（作者單位：天津石化公司）