摘 要:某焦爐氣壓縮機負荷運行一年多,發(fā)現(xiàn)壓縮機出口壓力無法提升,性能不達標問題。文章針對此問題,分析問題原因,研究解決方案,#終形成一套案例分析。
設計參數(shù):本機組汽輪機驅動,壓縮機設計低、高壓缸,低壓缸二段6級,高壓缸二段8級,低壓缸二回一防喘振,高壓缸四回三防喘振。設計正常工況轉速 9418rpm,一段進氣流量63200Nm3/h,進氣壓力 5.5bar,進氣溫度 40℃,一段出口壓力8.18 bar,出口溫度 80.5℃;二段進氣壓力 7.93bar,進氣溫度40℃,二段出口 11.46bar,出口溫度 77.6℃;三段進氣流量63200Nm3/h,進口壓力11.22bar,進氣溫度40℃,三段出口壓力20.48bar,出口溫度105.8℃;四段進口壓力20.24bar,進氣溫度40℃,四段出口壓力36bar,出口溫度107℃。
1 問題描述
機組負荷運行一年多,發(fā)現(xiàn)低壓缸在防喘振閥門開啟狀態(tài)下,出口壓力超設計值;而高壓缸在防喘振閥門微開狀態(tài)下,#終出口壓力逐漸降低,此時機組沒有降低負荷運行。數(shù)據如下:一段進口流量 66600Nm 3 /h,二回一開度 40%,進氣壓力
5.71bar,進氣溫度25℃,一段出口壓力8.9bar,出口溫度71℃;二段進氣壓力8.87bar,進氣溫度24℃,二段出口13bar,出口溫度67℃;三段進氣流量48000Nm 3 /h,四回三防喘振開度2.5%,進口壓力12.9bar,進氣溫度25℃,三段出口壓力22.13bar,出口溫度104℃;四段進口壓力22.1bar,進氣溫度25℃,四段出口壓力17.7bar,出口溫度95℃。此時汽輪機主氣閥門全開。由于出口不達標,影響下游負荷生產。
2 排查方向
(1)排查機組儀表情況,是否具備合格的使用條件。排查控制系統(tǒng)顯示是否準確無誤。
(2)排查機組前期運行趨勢,對比趨勢查找原因。
(3)排查機組設計選型是否存在問題。氣動核算,對比理論核算出口條件與實際運行出口條件。
(4)排查氣源組分情況;工藝管線是否存在泄漏問題;工藝管線閥門是否發(fā)生泄漏(重點防喘振閥門及其旁路閥門);下游管網背壓是否達標。
3 原因分析
(1)排查氣管路上壓力變送器及差壓變送器等儀表,儀表管線沒有漏點,安裝上不存在問題,校對相關儀表具備合格的使用條件?刂葡到y(tǒng)編程、組態(tài)不存在問題,可以確保畫面顯示數(shù)值正確。相關儀表電纜接線、通訊正常,沒有短接及虛接現(xiàn)象。故排除儀表原因引起控制畫面顯示數(shù)值不準確。
(2)機組初次負荷運行,此時由于下游負荷需求低,二回一防喘振閥門開度20%,四回三防喘振閥門開度20%,高壓缸#終出口壓力29bar。由于防喘振閥門處于開啟狀態(tài),故#終出口壓力未達到設計要求。
①負荷運行 6 個月數(shù)據,一段進口壓力 5.72 bar,氣量59700Nm 3 /h,分子量接近設計值,一段進氣溫度30℃;二段出口13.32bar,二回一防喘振閥門13%;三段進氣壓力13.25 bar,三段氣量51500 Nm 3 /h,分子量接近設計值,三段進氣溫度28℃;四段進氣壓力22.3bar,四段進氣溫度27.5℃;四段出口壓力26.7bar,四段出口溫度101.5℃,四回三防喘振閥門關閉。由此次運行數(shù)據可以看出:汽輪機主氣閥門全開,蒸汽條件在要求范圍,低壓缸壓比超出設計值,繼續(xù)關閉低壓缸防喘振閥門,低壓缸出口壓力繼續(xù)提升;而高壓缸壓比低于設計值較多,此時高壓缸防喘振閥門已完全關閉。
②負荷運行 1 年數(shù)據 ,一段進口壓力 5.58 bar,氣量60300Nm 3 /h,分子量接近設計值,一段進氣溫度29℃;二段出口12bar,二回一防喘振閥門36%;三段進氣壓力12.1 bar,三段氣量48900 Nm 3 /h,分子量接近設計值,三段進氣溫度24.5℃;四段進氣壓力19.5bar,四段進氣溫度24.6℃;四段出口壓力15.9 bar,四段出口溫度95℃,四回三防喘振閥門開度10%。由此次運行數(shù)據可以看出:開啟低壓缸防喘振閥門,二段出口壓調整至接近設計值;而高壓缸出口壓力仍無法提升,四段出口壓力甚至小于四段進口壓力。
根據上述運行趨勢,初步懷疑:壓縮機設計選型存在問題、高壓缸工藝管線發(fā)生泄漏、高壓缸防喘振閥門及旁路發(fā)生泄漏、下游管網背壓存在問題、壓縮機缸體內或管線存在堵塞現(xiàn)象,具體原因需要深入分析。
③核算機組設計選型上不存在問題,滿足設計規(guī)范及使用要求;同型號機組調閱其他現(xiàn)場使用情況,性能情況良好,故排除機組設計選型上的問題造成機組性能不達標。選取近期運行參數(shù),根據實際運行進口條件理論核算,核算低壓缸出口數(shù)值及高壓缸出口數(shù)值均偏離畫面顯示值,即低壓缸出口壓力高于理論核算值,高壓缸出口壓力低于理論核算值。
④檢查提供給壓縮機的實際氣源組分,發(fā)現(xiàn)氣源較臟,含有大量焦油、粉塵等,F(xiàn)場檢查工藝管線無明顯泄漏現(xiàn)象,工藝閥門閥后使用測溫槍測量,均沒有較高的問溫度(閥門泄漏,閥后管線存在一定溫度),暫且可以排除工藝管線泄漏及閥門泄漏問題。檢查下游工藝一切正常,機組正在運行,無法定性判斷下游管網是否存在問題。
4 改進方案
機組進行閉式循環(huán),檢驗壓縮機性能,shou先降低機組負荷,關閉高壓缸出口閥門,低、高防喘振閥門全開。其次通過關閉防喘振閥門,先建立低壓缸壓比至設計條件,然后建立高壓缸壓比至設計條件。
(1)#終壓縮機組出口壓力可以達標,說明機組本體性能不存在問題,機組停機排查高壓缸四段管線及設備是否存在堵塞情況,確認工藝閥門是否存在泄漏,下游管網背壓是否達標。
(2)#終壓縮機組性能仍不達標,機組停機拆檢,查缸內葉輪、隔板等情況,如發(fā)生損壞返廠維修更換;如葉輪、隔板流道是否發(fā)生堵塞問題,即刻清洗、復查、回裝。
5 改進效果
機組經閉式循環(huán)檢驗發(fā)現(xiàn)性能仍不達標,故可以判斷高壓缸內部存在問題,即刻停機拆檢發(fā)現(xiàn):葉輪、隔板流道內存在大面積堵塞現(xiàn)象,由此問題原因已判定。按計劃對高壓缸進行清洗、復查、回裝。再次啟車,機組可以在設計工況下穩(wěn)定運行。
6 結語
本機組性能不達標問題原因:由于介質氣臟,導致高壓缸葉輪及隔板流道內發(fā)生堵塞問題,此時相關于增加低壓缸管網背壓,導致低壓缸在防喘振閥門開啟狀態(tài)下出口壓力已超設計值;同時由于高壓缸內發(fā)生堵塞問題,導致高壓缸出口壓力不達標。
本機組介質氣為焦爐氣,提供給壓縮機的氣源不純凈,其中焦油、粉塵等附著在葉輪及隔板流道內,不斷積累#終造成流道堵塞,導致機組性能降低,今后負荷投產過程中確保提供給壓縮機的氣源純凈。