王登 宋亮

（沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110000）

丙烯壓縮機(jī)作為一臺(tái)背壓式汽輪壓縮機(jī)，在具體的聚合工藝當(dāng)中，能夠壓縮來(lái)自于F301當(dāng)中的丙烯混合氣，進(jìn)而提升壓力，并反饋至聚丙烯高壓洗滌塔T301 中進(jìn)行循環(huán)、利用，而這也是丙烯壓縮機(jī)節(jié)降耗的最關(guān)鍵之處。但在此過(guò)程中，如何確保壓縮機(jī)運(yùn)行正常成為節(jié)約運(yùn)行成本的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

1.1 汽輪機(jī)定義、分類

汽輪機(jī)又可稱之為“透平”，原理是用蒸汽進(jìn)行做功的旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。根據(jù)其熱力過(guò)程，可將其分為凝氣式汽輪機(jī)、抽氣凝汽式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)、多壓式汽輪機(jī)等［1-3］。

1.2 丙烯壓縮機(jī)簡(jiǎn)介

1.2.1 定義、分類

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，常常需要用到帶有一定壓力的氣體，而要輸送這類氣體，必須用到壓縮機(jī)［4］。眾所周知，氣體壓強(qiáng)與其單位時(shí)間內(nèi)的氣體分子撞機(jī)的次數(shù)、撞機(jī)強(qiáng)烈程度等密切相關(guān)，而要增加氣體分子運(yùn)動(dòng)速度和撞機(jī)程度，就必須提升容積當(dāng)中的氣體溫度，但在實(shí)際工業(yè)操作過(guò)程中，對(duì)于壓縮的氣體溫度要求又不高，這就必須通過(guò)壓縮機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)［5］。

目前，最常用的兩種壓縮機(jī)為容積式壓縮機(jī)、透平式壓縮機(jī)，前者主要是通過(guò)縮小氣體容積來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力的提高，后者則是利用旋轉(zhuǎn)葉片的做功來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力的提高。而從使用性能上來(lái)說(shuō)，容積式壓縮機(jī)更適宜高壓比和中小流量場(chǎng)合中，透平式壓縮機(jī)則適用于低中壓比和大流量場(chǎng)合［6］。

1.2.2 結(jié)構(gòu)

壓縮機(jī)本體主要分為兩大部分，一部分是轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)子）部分，由主軸、葉輪、平衡盤、推力盤、半聯(lián)軸節(jié)等組合而成；另一部分是定部分，主要由氣缸、隔板、推力和徑向軸承、軸端密封組合而成。根據(jù)其氣體流動(dòng)的線路，可將壓縮機(jī)劃分成若干級(jí)，其中，一個(gè)級(jí)由一個(gè)葉輪和與之相配的固定元件構(gòu)成。壓縮機(jī)中間級(jí)主要包括葉輪、彎道、擴(kuò)壓器、回流器等元件［7］。

2 實(shí)際案例介紹

本文所引用的案例的主要問(wèn)題是性能不達(dá)標(biāo)。具體表現(xiàn)為，丙烯壓縮機(jī)在項(xiàng)目中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，操作人員發(fā)現(xiàn)在將丙烯壓縮機(jī)的機(jī)組推至額定工況過(guò)程中，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速受到了限制。而丙烯壓縮機(jī)機(jī)組的性能不達(dá)標(biāo)，不僅無(wú)法滿足項(xiàng)目工藝系統(tǒng)要求，甚至還會(huì)對(duì)項(xiàng)目順利施行造成嚴(yán)重影響。

本次案例中的丙烯壓縮機(jī)機(jī)組的具體參數(shù)為：機(jī)組驅(qū)動(dòng)屬于背壓式的汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)一段為二級(jí)，級(jí)間抽氣。額定設(shè)計(jì)工況的轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到8505rpm，其中，一段的進(jìn)口氣量為215 185Nm3/h，進(jìn)口的壓力為0.655MPa（G），進(jìn)口的溫度為10℃，介質(zhì)氣為丙烯，分子量為42.07；抽氣的壓力為1.275MPa（G），抽氣的溫度為42.6℃；出口的壓力為1.682MPa（G），出口的溫度為57.9℃，出口的流量為33 700Nm3/h；機(jī)組的額定功率為5430kW［8］。本次案例中所采用的汽輪機(jī)，其蒸汽、進(jìn)氣的壓力大約在3.8MPa（G），其中，進(jìn)汽的溫度大約維持在（430±15）℃，額定轉(zhuǎn)速為8877rpm，排氣的壓力大約在1.1MPa（G）左右。

本次案例性能不達(dá)標(biāo)問(wèn)題的具體描述如下：丙烯壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，若轉(zhuǎn)速維持設(shè)計(jì)的正常工況負(fù)荷下，汽輪機(jī)的主氣閥門處于全部打開狀態(tài)。但若要提丙烯壓縮機(jī)的負(fù)荷到額定工況時(shí)，具體的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)差距甚大，轉(zhuǎn)速僅能夠到達(dá)8032rpm，雖然一段的進(jìn)氣量能夠達(dá)到217 425Nm3/h，進(jìn)口壓力達(dá)到0.679MPa（G），進(jìn)口的溫度達(dá)到10.4℃，分子量達(dá)到42.07；但抽氣的壓力僅為1.238MPa（G），抽氣的溫度為41.9℃；出口的壓力相較于設(shè)計(jì)的1.682 更低，僅為1.52MPa（G），出口的溫度顯示53.1℃，出口的流量顯示32 963Nm3/h。

3 性能不達(dá)標(biāo)排查的方向

丙烯壓縮機(jī)性能出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象時(shí)，最先排查的便是丙烯壓縮機(jī)和汽輪機(jī)具體的設(shè)計(jì)選型、實(shí)際運(yùn)行的氣動(dòng)和工作效率等情況；其次，再排查實(shí)際工藝流程正確與否，以及設(shè)備管線和具體運(yùn)行情況等，以此來(lái)解決汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題［12-15］。具體可從以下幾個(gè)方面著手進(jìn)行：一是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)選型有無(wú)問(wèn)題；二是排查汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)選型有無(wú)問(wèn)題；三是科學(xué)核算丙烯壓縮機(jī)的氣動(dòng)功率、性能等；四是工藝的管線方面，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的進(jìn)口和抽氣壓力、進(jìn)口抽氣溫度、分子量、出口流量等有無(wú)問(wèn)題，控制畫面的顯示值有無(wú)問(wèn)題；五是排查工藝管路有無(wú)泄漏；六是排查蒸汽的品質(zhì)。

4 導(dǎo)致丙烯壓縮機(jī)性能不達(dá)標(biāo)的具體原因分析

4.1 工藝設(shè)備的各項(xiàng)管線、流量、壓力等數(shù)值有無(wú)問(wèn)題

本次案例首先排查了工藝的管線、蒸汽管線及設(shè)備的進(jìn)口抽氣的壓力、流量和溫度等，結(jié)果顯示設(shè)備的各項(xiàng)安裝均符合要求，且儀表也無(wú)遺漏情況；按照要求排查了設(shè)備的控制系統(tǒng)，結(jié)果顯示無(wú)問(wèn)題；數(shù)據(jù)核算設(shè)備運(yùn)行時(shí)所顯示的溫度、壓差和壓力，其結(jié)果和控制畫面上的結(jié)果基本相同。

4.2 壓縮機(jī)設(shè)計(jì)選型有無(wú)問(wèn)題

本案例在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，便及時(shí)與設(shè)備設(shè)計(jì)的廠商進(jìn)行溝通聯(lián)系，經(jīng)過(guò)科學(xué)的核算，結(jié)果顯示丙烯壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)選型上也并不存在任何問(wèn)題，且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也比較合理，基本符合設(shè)計(jì)規(guī)范和使用要求。

4.3 不同運(yùn)行工況核算結(jié)果對(duì)比

本案例選取了3 種運(yùn)行工況來(lái)進(jìn)行核算，結(jié)果顯示各段的入口套件和運(yùn)行值的結(jié)果基本一致，分子量和設(shè)計(jì)值基本一致，詳見表1至表3。

表1 第一種運(yùn)行工況核算結(jié)果對(duì)比

表3 第三種運(yùn)行工況核算結(jié)果對(duì)比

從表中可以看出，在確保機(jī)組轉(zhuǎn)速、一段入口參數(shù)等基礎(chǔ)之上，計(jì)算出來(lái)的壓縮機(jī)出口抽氣壓力、溫度等與運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)十分接近。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，各段出口的溫度較計(jì)算出來(lái)的數(shù)值要略高。造成這一結(jié)果的原因可能是由于機(jī)組在進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)時(shí)，有微量泄漏，但對(duì)整個(gè)機(jī)組的性能來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)影響可忽略不計(jì)。

從工況1運(yùn)行過(guò)程中所返回的畫面來(lái)看，2返1防喘振閥們的開度顯示為5%，而防喘振閥們的微量開度使得壓縮機(jī)的出口背壓有所下降，從而出現(xiàn)泄壓作用，因此，壓縮機(jī)的二段出口壓力較實(shí)際壓力要略高。

本案例針對(duì)3種工況進(jìn)行了3種核算，結(jié)果均顯示壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況和核算結(jié)果基本吻合，并沒(méi)有出現(xiàn)壓縮機(jī)性能偏差的問(wèn)題，但因汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速不能夠提升，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)入口的流量和壓比相較額定功率有一定差距。因此，本案例猜測(cè)：蒸汽品質(zhì)達(dá)標(biāo)與否、蒸汽管道有無(wú)節(jié)流、汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

（1）通過(guò)各段所顯示出來(lái)的壓力和壓差數(shù)值結(jié)果顯示，氣管路并不存在堵塞或者泄漏的現(xiàn)象。

（2）在對(duì)蒸汽條件進(jìn)行排查以后，畫面顯示出來(lái)的參數(shù)在要求的范圍之內(nèi)，而汽輪機(jī)的葉輪有無(wú)結(jié)垢在一定程度上也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備工作效率下降、耗氣量增加，但要檢查此項(xiàng)，需確保主汽閥門全開，因此，只能待下一步停機(jī)拆檢驗(yàn)證。

（3）核查汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)顯示合理，并對(duì)其前期所提交上來(lái)的汽輪機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行復(fù)查，結(jié)果顯示與汽輪機(jī)最初設(shè)計(jì)提供的參數(shù)基本接近。而在實(shí)際操作中，汽輪機(jī)運(yùn)行的功率較壓縮機(jī)運(yùn)行的功率要大上1000kW，但因轉(zhuǎn)速無(wú)法達(dá)到額定的轉(zhuǎn)速，因此，從理論上無(wú)法解釋這一情況，計(jì)劃下一步檢查蒸汽的品質(zhì)或停機(jī)拆檢機(jī)組。

表2 第二種運(yùn)行工況核算結(jié)果對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

丙烯壓縮機(jī)負(fù)荷無(wú)法達(dá)到額定的工況不僅會(huì)影響到整個(gè)工期的推進(jìn)，甚至還會(huì)埋下安全隱患。因此，檢修過(guò)程中，要逐條分析原因，并對(duì)丙烯壓縮機(jī)、汽輪機(jī)等進(jìn)行氣動(dòng)、效率、能耗等方面的核算，若有必要，也可開展第三方檢測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)而查明影響性能的原因，尋求最佳整改措施，大幅提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效益，節(jié)約原材料，降低成本，保證經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。