循環(huán)氫壓縮機防喘振系統(tǒng)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(guān)鍵，喘振曲線的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到壓縮機設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：壓縮機、防喘振系統(tǒng)

引言

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

1循環(huán)氫壓縮機工藝參數(shù)對比

由于煉油廠生產(chǎn)工藝的改變，循環(huán)氫壓縮機入口條件也發(fā)生變化，具體參數(shù)見表1。

由于循環(huán)氫壓縮機入口參數(shù)的變化，對壓縮機防喘振系統(tǒng)主要造成以下影響：

①流量測量裝置需根據(jù)工藝參數(shù)重新標(biāo)定。

②循環(huán)氫壓縮機喘振曲線需要根據(jù)工藝參數(shù)重新測試。

2 循環(huán)氫壓縮機流量測量裝置的標(biāo)定

循環(huán)氫壓縮機防喘振系統(tǒng)改造本著節(jié)能降耗，以最小的改動滿足煉油廠安全生產(chǎn)為目標(biāo)進行。首先要對循環(huán)氫壓縮機流量測量裝置進行標(biāo)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(shù)的要求。該循環(huán)氫壓縮機流量測量裝置選用的是標(biāo)準(zhǔn)角接取壓孔板流量計，其參數(shù)見表2。

根據(jù)孔板設(shè)計手冊，流量的計算公式為：

式中：qm 為質(zhì)量流量

C 為流出系數(shù)

ε 為膨脹系數(shù)

D為管道內(nèi)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(huán)氫壓縮機新工藝的入口參數(shù)核算的流量裝置參數(shù)如表3。

根據(jù)壓縮機流體力學(xué)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(biāo)定后的孔板刻度流量大于原設(shè)計刻度流量，故重新標(biāo)定后的流量裝置依然能滿足循環(huán)氫壓縮機新工藝的要求。

該流量測量裝置按新工藝參數(shù)修正后的流量計算公式簡化為：

為循環(huán)氫壓縮機入口容積流量

為循環(huán)氫壓縮機入口流量差壓

T1 為循環(huán)氫壓縮機入口溫度

P1 為循環(huán)氫壓縮機入口壓力

Pa 為循環(huán)氫壓縮機入口大氣壓力

3 壓縮機喘振曲線的測定

循環(huán)氫壓縮機因新工藝參數(shù)與原設(shè)計參數(shù)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(jù)GB/T 25630-2010規(guī)范要求，通過緩慢關(guān)閉循環(huán)氫壓縮機防喘振閥門和后續(xù)流程閥門開度來提高循環(huán)氫壓縮機出口管網(wǎng)阻力（圖1），直至循環(huán)氫壓縮機的實際工作點進入壓縮機的喘振區(qū)域，壓縮機真實發(fā)生喘振現(xiàn)象。通過查看壓縮機控制系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，記錄喘振發(fā)生時循環(huán)氫壓縮機的各項參數(shù)，并按測試規(guī)范要求換算到新工藝入口參數(shù)下得到新的循環(huán)氫壓縮機喘振曲線。根據(jù)新喘振曲線考慮10%的安全裕度設(shè)置防喘振線。

壓縮機喘振的判斷依據(jù)：

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(xiàn)明顯波動；

③觀察壓縮機出口壓力值，當(dāng)?shù)谝淮伪O(jiān)測到壓力顯示有降低時，認為機組即將發(fā)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(dāng)上述①②③④中任意一條顯示出壓縮機將發(fā)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(tǒng)的改造

循環(huán)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(biāo)，更新防喘振系統(tǒng)中的控制參數(shù)。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(biāo)選用流量的無量綱參數(shù)可以根據(jù)循環(huán)氫壓縮機入口條件進行實時流量修正；縱坐標(biāo)選用循環(huán)氫壓縮機壓比值，可以根據(jù)循環(huán)氫壓縮機入口條件進行實時壓力修正，確保循環(huán)氫壓縮機防喘振系統(tǒng)能實時有效的保護壓縮機安全穩(wěn)定運行

6結(jié)語

該循環(huán)氫壓縮機防喘振系統(tǒng)改造后，防喘振曲線更準(zhǔn)確，能更好的保護循環(huán)氫壓縮機安全穩(wěn)定的運行。

循環(huán)氫壓縮機實時工作點根據(jù)重新標(biāo)定的流量公式計算，能更準(zhǔn)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(guān)，壓縮機的整機功率比防喘振系統(tǒng)改造前節(jié)約了約13%的功耗，汽輪機每小時可節(jié)約3噸蒸汽，每年可為煉油廠節(jié)約成本300多萬元。

參考文獻：

[1]GB/T 25630-2010/ISO 5389：2005，透平壓縮機性能試驗規(guī)程[S]

[2]GB/T 2624.2-2006/ISO 5167.2：2003，用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量 第2部分：孔板 [S]

[3]徐忠，離心式壓縮機原理[M]，西安：西安交通大學(xué)出版社，1990

[4]李懷慶，鄧建平，周向民.氧化氮壓縮機喘振試驗及防喘振參數(shù)設(shè)定[J].風(fēng)機技術(shù)，2011（5）：69-71.

[5]徐楓，李國權(quán)，畢波.丙烯壓縮機防喘振系統(tǒng)的設(shè)計[J].風(fēng)機技術(shù)，2004（05）：46-48.