郭 雷，梁晨陽

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

1 概述

1.1 壓縮機喘振及其危害

壓縮機運行中一個特殊現(xiàn)象就是喘振。防止喘振是壓縮機運行中極其重要的問題。喘振之所以能造成極大的危害，是因為在喘振時氣流產(chǎn)生強烈的往復(fù)脈沖，來回沖擊壓縮機轉(zhuǎn)子及其他部件；氣流強烈的無規(guī)律的震蕩引起機組強烈振動，從而造成各種嚴(yán)重后果。喘振會造成轉(zhuǎn)子大軸彎曲；密封損壞，造成嚴(yán)重的漏氣，漏油；喘振使軸向推力增大，燒壞止推軸瓦；破壞對中與安裝質(zhì)量，使振動加??；強烈的振動可造成儀表失靈；嚴(yán)重持久的喘振可使轉(zhuǎn)子與靜止部分相撞，主軸和隔板斷裂，甚至整個壓縮機報廢。喘振的出現(xiàn)輕則使壓縮機停機，中斷生產(chǎn)過程造成經(jīng)濟損失，重則造成壓縮機葉片損壞，造成人員傷害。

1.2 喘振的原理及控制

壓縮機在運行中，當(dāng)管路系統(tǒng)阻力升高時，流量將隨之減小，有可能降低到允許值以下。防喘振系統(tǒng)的任務(wù)就是在流量降到某一安全下限時，自動將回流到進口的旁通閥打開，增大經(jīng)過氯壓機的流量，防止進入喘振區(qū)。取流量安全下限作為調(diào)節(jié)器的規(guī)定值。當(dāng)流量測量值高于規(guī)定值時，回流閥關(guān)??；當(dāng)測量值低于規(guī)定值時，調(diào)節(jié)器輸出信號，將回流閥開啟，使流量增加。壓縮機工作效率高，在正常工況條件下運行平穩(wěn)，壓縮氣流無脈動，對其所輸送介質(zhì)的壓力、流量、溫度變化的敏感性相對較大，容易發(fā)生喘振造成嚴(yán)重事故。廠家給出的防喘振預(yù)度線見圖1。根據(jù)離心壓縮機在不同工況條件下的性能曲線，只要把壓縮機的最小流量控制在工作區(qū)（控制線內(nèi)），壓縮機即可正常工作。由于低于最小流量即出現(xiàn)喘振，因此需要一個控制系統(tǒng)限制壓縮機的流量不會降低到這種工況下的最低允許值，即不會使壓縮機進入喘振工況區(qū)域內(nèi)。

圖1 防喘振預(yù)度線

2 提高單機負載的目的

（1）提高氯壓機3C-501B壓縮輸送能力，達到基本設(shè)計條件（出口壓力0.171MPa，流量4400Nm3/h）。

（2）驗證機組運行在喘振保護系統(tǒng)曲線以內(nèi)。

（3）平衡3K氯壓機機組負荷，滿足安全運行的前提下降低電耗。

3 提高負載的過程

氯壓機3C-501B依據(jù)回流開度調(diào)整機組實際輸出負載，DCS手動關(guān)小回流閥門HIC-301。

（1）逐步關(guān)小3C-501B回流開度，配合設(shè)置3C-501A-SV值（提高），減少進口氯氣壓縮機機組帶量。每次倒換負荷100 Nm3/h，每次穩(wěn)定0.5 h（期間負荷調(diào)整使用3K機組導(dǎo)葉）。

（2）當(dāng) 3C-501B 運行至預(yù)度線（5%）時，F(xiàn)IC-301自動干預(yù)。記錄改點各項數(shù)據(jù)，穩(wěn)定0.5 h。

（3）解除防喘振保護自動，手動再次關(guān)小HIC-301開度。每次關(guān)1%，間隔時間15 min，記錄數(shù)據(jù)提量過程核心數(shù)據(jù)見表1。

（4）為保證3K機組負荷，當(dāng)3K機組運行流量低于5 800 Nm3/h時，DCS手動開啟其防喘振回流閥（PV-2458-1）保證機組進口流量以及壓力。

表1 提量過程核心數(shù)據(jù)

圖2 3C-501B提量曲線

（5）試驗期間通過3K機組的回流盡量使3C-501B進口壓力穩(wěn)定在8 kPa左右運行。

3C-501B提量曲線見圖2。

4 機組喘振的控制方案

廠家計算給定一條機組壓力、流量的喘振線。為防止機組進入喘振區(qū)，按機組流量計總量程的5%設(shè)置預(yù)度線，當(dāng)機組運行點運行至預(yù)度線時（FIC—301自動參與調(diào)節(jié)），限制HIC-301關(guān)小。一旦進組運行點進入喘振區(qū)域，防喘振控制閥FIC-301開啟使機組出口壓力、流量的共同作用點在預(yù)度線運行。

5 生產(chǎn)中可能造成喘振的事故

（1）當(dāng)電解槽跳槽，可能導(dǎo)致機組短時間帶量下降、出口壓力下降。

（2）合成爐聯(lián)鎖停爐，機組出口壓力上漲、機組置于曲線以內(nèi)，機組自動開啟回流泄壓、前系統(tǒng)壓差不穩(wěn)的造成的停車概率增加。

（3）壓縮機機組進口壓力偏低、回流閥開度過小。

6 總結(jié)

對比上述數(shù)據(jù)，兩階段實驗機組進口壓力不同。本次實驗期間將3K機組、國產(chǎn)機組進口壓力穩(wěn)定在一定值（4.5 kPa/7.9 kPa）。機組負荷通過倒換計算，達到工藝設(shè)計需求。

為保證3K機組最低運行負荷（3 900 Nm3/h），手動開啟3K壓縮機組的自身喘振回流PV-2458。實驗期間3C-501B機組出口壓力持續(xù)上漲（約6kPa）。與3K機組對比，分析為管道限量導(dǎo)致的壓力變化。屬于廠家給定范圍值以內(nèi)（171 kPa）。

上述實驗帶量模式，不利于事故狀態(tài)的調(diào)節(jié)，3K機組進口導(dǎo)葉調(diào)壓能力被限制，國產(chǎn)氯氣壓縮機進入喘振線的概率大；日常生產(chǎn)過程中不可取。

為降低電耗，（1）將現(xiàn)有3K機組回流逐步關(guān)小至1 500 Nm3、驗證2臺壓縮機是否存在搶量情況；（2）將3C-501B負荷倒換1 000 Nm3至3K機組穩(wěn)定15 min；（3）再次調(diào)整3C-501B回流減量約1 000 Nm3，倒換至3K機組；（4）如進口壓力滿足將3K機組可調(diào)回流量（500 Nm3）關(guān)閉。最終3K機組帶量（5500Nm3有效量），3C-501B有效量2300Nm3。

3K機組總運行電流總體下降3.3 A；3K機組電壓：10 000 V；動力電價：0.454元/kW·h；年度工作時間按8 000 h，年效益11.98萬元。