常曉惠 段東輝
摘要:離心機壓縮機的使用壽命與其發(fā)生喘振頻率有著直接聯(lián)系,為了保證企業(yè)正常的生產(chǎn)經(jīng)營,分析離心式壓縮機發(fā)生喘振的原因并研究相關(guān)的解決措施是所有化工企業(yè)應(yīng)該考慮的事情。下文就離心式壓縮機的相關(guān)基礎(chǔ)知識的介紹、發(fā)生喘振的危害和產(chǎn)生的原因以及相關(guān)的解決措施做了簡單分析,希望對化工企業(yè)解決離心式壓縮機喘振方面的問題,實現(xiàn)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展有所啟示和幫助。
關(guān)鍵詞:離心式壓縮機;喘振;原因;解決措施
中圖分類號:TH452 文獻標識碼:A
1引言
化工企業(yè)采用離心式壓縮機的原因是因為其運行效率高,且在運行的過程中很少發(fā)生故障,發(fā)生喘振的幾率也相對較低。但是,也正是因為如此,離心式壓縮機一旦發(fā)生喘振現(xiàn)象,在分析其產(chǎn)生原因和尋找解決辦法上也就更加困難。因此,相關(guān)的工作人員在實際的操作過程中,更應(yīng)該注意離心式壓縮機的各部件是否完好,從而在發(fā)生喘振時快速地排除故障。
2離心式壓縮機的主要工作原理
離心式壓縮機在工作原理上與軸流式壓縮機相似,和容積式壓縮機卻又有所不同。比如,往復(fù)式壓縮機是通過閥和活塞運動將氣體吸進氣缸,利用活塞在氣缸中的往復(fù)運動來達到壓縮的目的。在機組運行和停止的過程中,閥門可以阻止氣體的逆流或者是再循環(huán)。通過比較可以看出離心式壓縮機和軸流壓縮機通過葉輪葉片產(chǎn)生的慣性力壓縮氣體,而離心壓縮機中,氣體吸入壓縮機葉輪并延軸流動。在流體經(jīng)過葉輪時,開始在圓周方向加速,從而形成了擴壓。對于單級壓縮機來說在此時排出氣體,而對于多級壓縮機,流體則需要返回到下一級的葉輪入口。幾乎2/3的增壓是利用葉輪本身的擴壓產(chǎn)生的。整個過程流體通道流暢,在進行相關(guān)的設(shè)計時,不需要設(shè)計阻止逆流的機械手段。如果不使用單向閥,逆流則可能發(fā)生在靜止或給壓縮機降速階段。葉輪是給氣體增加能量僅有的一種方式,并且對氣體做的所有功能都是通過葉輪完成的。靜止的部分比如擴壓器、導(dǎo)葉和回流彎道等只是把動能轉(zhuǎn)換成壓能。反之亦然,都要發(fā)生能量損耗。
3離心式壓縮機喘振的危害
圖1是離心式壓縮機發(fā)生喘振的過程。在發(fā)生喘振時,假如消耗特征曲線從B1達到了B2,那么壓縮機達到穩(wěn)定運行的臨界點就會是P點;假如在P點的流量只是降低到很小范圍,那壓縮機就不會形成對下游的壓力優(yōu)勢,從而降低壓縮機的輸量,運行狀態(tài)也會從P點變成B3點,形成負能量,導(dǎo)致壓縮機的反流情況。此刻,壓力會跳到B4點,運行狀態(tài)則會變成B5。假如壓力重新回到P點,離心式壓縮機的喘振周期也會不斷重復(fù)。
4防喘振閥打開的原因
4.1防喘振操作面板滯后
防喘振的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的有0.5秒的操作滯后,因此,在進行升速和降速操作后,中間會有0.5秒的延遲,系統(tǒng)才會繼續(xù)工作,導(dǎo)致在發(fā)生緊急情況時,調(diào)速系統(tǒng)來不及反映,造成防喘振閥門打開。
4.2蒸汽管網(wǎng)壓力波動
由于離心式壓縮機對于蒸汽管網(wǎng)的壓力溫度指標要求較為嚴格,而工作人員還沒有完全認識到蒸汽各項指標的重要性,導(dǎo)致蒸汽壓力的波動頻繁,引起蒸汽管網(wǎng)安全閥起跳,從而影響汽輪機的正常工作。
4.3后工序的工藝參數(shù)調(diào)整幅度太大
在運行時,空分車間在進行負荷的調(diào)整時,由于動作太大,造成了空壓機機組增壓機組的出口壓力和流量的劇烈波動,機組負荷的驟然改變,導(dǎo)致機組來不及做出調(diào)整,最終導(dǎo)致喘振現(xiàn)象,引起整個機組振動位移發(fā)生變化甚至停機。
4.4機組解體大修未按檢修技術(shù)要求進行檢修流程作業(yè)
機組在持續(xù)振動高位移高,負荷經(jīng)常性大幅度波動,機組運行周期性長,保安系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)失靈等情況下需要解體大修。現(xiàn)今行業(yè)增壓機組的空氣冷卻器大都采用彈簧支架懸掛式,其主要的的作用是為了平衡和消除機組在各運行參數(shù)發(fā)生變化時所引起的機組振動高位移高的現(xiàn)象。
因此,機組在計劃檢修前應(yīng)對各冷卻器進行焊接固定,以免整個機組在熱脹冷縮、負荷變化、螺栓松動等情況下引起整個管道應(yīng)力發(fā)生變化,再次開車機組因振動高無法運行。
4.5汽輪機的調(diào)節(jié)閥卡頓
4.5.1汽輪機的調(diào)節(jié)原理
汽輪機是通過輸入轉(zhuǎn)速信號與反饋轉(zhuǎn)速信號,在進行比較和處理后,得出一個4~20mA的調(diào)速信號,然后再將該信號在電液轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)變?yōu)?.15~0.45MPa的油壓信號,進而通過控制油缸控制桿的移動,來實現(xiàn)汽輪機調(diào)節(jié)閥閥桿的移動。同時,轉(zhuǎn)速信號又通過儀表測速探頭反饋回ITCC調(diào)速器,形成一個大閉環(huán)控制回路,實現(xiàn)輸入轉(zhuǎn)速信號對輸出轉(zhuǎn)速的控制。
4.5.2造成油缸卡頓的因素
調(diào)節(jié)油缸的主要功能是把油壓信號轉(zhuǎn)換為機械輸出,從而調(diào)節(jié)油缸的行程,增加油壓,使活塞桿向下移動,最終帶動汽輪機打開調(diào)節(jié)閥,增加進氣量,幫助提升轉(zhuǎn)速。但是控制油的清潔度在很大程度上會影響油缸內(nèi)活塞的移動,一旦有雜物入侵,將會直接阻礙活塞的移動,導(dǎo)致油缸的卡頓。
4.5.3V閥電液轉(zhuǎn)換器
V閥電液轉(zhuǎn)換器是離心式壓縮機中最為精密的設(shè)備,其功能主要是將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橛蛪盒盘?,因此,V閥電液轉(zhuǎn)換器的動作異常也會造成汽輪機調(diào)節(jié)閥的卡頓。
5相關(guān)的解決措施
5.1減少工作人員的操作失誤
要想從根本上避免離心式壓縮機的喘振問題,首先,化工企業(yè)應(yīng)該做得就是減少工作人員的操作失誤,避免因為工作人員自身的問題造成防喘振的打開,在工作的過程中,加強各個部門之間的相互配合和監(jiān)督,同時嚴格規(guī)定負荷不能夠大幅度調(diào)整,在進行調(diào)整工藝時,要先和機組進行溝通交流,提前調(diào)整,從而有效避免因為后工序調(diào)整而造成機組負荷突變致使壓縮機組進入喘振區(qū)。
5.2嚴禁指標超出運行指標
為了實現(xiàn)系統(tǒng)公用工程的穩(wěn)定性,化工企業(yè)應(yīng)該對蒸汽管網(wǎng)的壓力、溫度等指標嚴格控制,確定各輔助系統(tǒng)運行正常,如潤滑油系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等在運行指標內(nèi),防止指標超出規(guī)定范圍引起附屬設(shè)備的運行參數(shù)發(fā)生變化危害機組運行。
5.3做好壓縮機本體缺陷的檢查工作
化工企業(yè)的工作人員應(yīng)該檢查壓縮機本體的缺陷,確定其進口沒有雜物,保證進氣通暢。同時,還要檢查校驗防喘振閥門、防喘振流量計,實現(xiàn)測量設(shè)備的正常工作。地域環(huán)境差異較大,做好機組運行監(jiān)測,適當做出調(diào)整。
5.4解決調(diào)速油系統(tǒng)問題
第一,增加氣囊式蓄能器,保持油壓穩(wěn)定;第二,增加精度為10um的油過濾器,保證油的清潔效率;第三,調(diào)整油缸的回油管路,保證回油通暢;第四,檢查調(diào)節(jié)油缸和活塞部件,保證活塞可以正常移動;第五,更改位閥電液轉(zhuǎn)換器與調(diào)節(jié)油缸連接油管路孔板尺寸,把原有的10毫米的改為12毫米,增加進油量,保證電液轉(zhuǎn)換的效率;第六,把控好汽輪機的調(diào)節(jié)閥,避免調(diào)節(jié)閥卡頓?!?】
6結(jié)束語
化工企業(yè)要想實現(xiàn)離心式壓縮機的正常使用,保證企業(yè)正常的生產(chǎn)經(jīng)營活動,就要做到從根本上分析離心式壓縮機產(chǎn)生喘振的原因。找到離心式壓縮機在運行過程中的不足,合理控制,有效解決喘振問題,避免生產(chǎn)過程中的安全隱患。為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益,為企業(yè)的長久發(fā)展保駕護航。
參考文獻
[1]王猛,鐘震宇,劉建臣,張衍崗,李剛,劉白楊,楊陽,姜帥.基于3層C/S結(jié)構(gòu)的離心式壓縮機組振動監(jiān)測系統(tǒng)[J].油氣儲運,2017,36(12):1401-1407.
(作者單位:國家能源集團陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司)