大型离心式压缩机性能曲线的修正与降负荷运行

52 62． 4 4． 62 411． 9
修正后 0． 49 97 742 50
50 59． 7 4． 62 414． 2
0． 50 88 529 10
40 56． 0 4． 69 414． 4
0． 50 89 853 0
41 57． 9 4． 52 413． 6
0． 50 88 293 0
40 55． 9 4． 65 414． 4
（ 1） 压缩机组在保证三出压力 0． 5 MPa，空分保持 工况稳定情况下，可以实现整个装置 80% 负荷运行。
（ 2） 在蒸汽压力、温度稳定的前提下，减负荷 运行可节约蒸汽 5 t /h 左右。
（ 3） 压缩机工作控制点远离防喘区域，便于操 作，有利于实现设备的长周期稳定运行。 参考文献：
［1］ 汤学忠，顾 福 民． 新 编 制 氧 工 问 答［M］． 北 京： 冶 金 工 业 出 版 社，2006．
表 1 空压机性能曲线修正前后试验数据比较
三出压 三出流量 防喘阀 进口导叶 蒸汽流量 蒸汽压 蒸汽温 项目 力/ MPa / m3·h －1 开度/ % 开度/ % / t·h －1 力/ MPa 度/ ℃
修正前 0． 50 103 234 50
52 63． 1 4． 66 412． 8
0． 50 101 144 45
理论推算表明满足空分系统用气量空气压缩机只需要85的负荷运行而空气压缩机几乎以100负荷运行即浪费约10原因分析针对蒸汽消耗高和机组安全问题通过实际运行观察和现场检测分析发现空气压缩机防喘振工作点接近防喘振线时空气压缩机的实际运行状态并没有达到喘振工况
第 49 卷 第 1 期 2011 年 2 月
化肥设计 Chemical Fertilizer Design
图 1 修正前空压机防喘振控制性能曲线
注： A 为喘振线，B 为防喘振线。
图 2 修正后空压机防喘振控制性能曲线
注： A 为喘振线，B 为防喘振线。
修正试验结果表明，在保证空压机出口 0． 5 MPa 压力情况下，空压机防喘阀、放空阀全关，进口导叶只 需要 45% 的开度即能满足空分系统所需加工空气，蒸 汽消耗只有 56 t / h 左右（ 4． 6 MPa） 。空气压缩机性能 修正试验结论如下。
［2］ 刘志云． ITCC 系统在大型空分设备空压机组中的应用［M］． 浙 江： 杭州出版社，2009． 收稿日期： 2010－03－07
为了保证机组的稳定运行，空气压缩机就要维 持较高的三出流量，进口导叶开度应达到 60% 左 右，三出防喘振阀的开度约为 40% ～ 50% 。由于此 时空分系统只需要约 90 000 m3 / h 的加工空气，其 余的 10 000 m3 / h 的加工空气白白放空排入大气。 由于空气压缩机的加工空气量不减，蒸汽消耗居高 不下，浪费 十 分 严 重。 记 录 数 据 表 明，蒸 汽 压 力 在
（ 1） 步骤 1。先通过开三出放空阀、三出防喘 阀缓慢将三出压力降至 0． 20 MPa，保持压力稳定。
（ 2） 步骤 2。缓慢调整空压机进口导叶，现场 注意观察导叶开度为 45° 时即可，室内 DCS 显示导 叶开度为 52% 。
（ 3） 步骤 3。缓慢逐渐关小空压机三出放空 阀、三 出 防 喘 阀，提 高 空 压 机 三 出 压 力，分 别 在 0． 40 MPa、0． 50 MPa、0． 55 MPa、0． 60 MPa 几个压力 点时停留 10 min 左右，观察机组运行情况，待各数 据稳定无明显变化时，将三出压力提高至下一试验 点。在提高压力的过程中注意观察各参数变化，若 轴振 动、位 移 有 明 显 增 大 趋 势 时，说 明 此 时 机 组 运 行工况已接近实际喘振区域，快速记录此时的各项 数据作为喘振线修正依据； 若提压过程中机组有严 重喘振或异常声响时，要迅速打开放空阀、防喘阀， 退至正常工况。 4.2 空压机进口导叶开度 30°
作者简介： 张国华（ 1973 年 － ） ，男，安徽临泉人，2000 年毕业于合肥 工业大学机械电子工程专业，从事化工企业空分装置的生产技术管 理工作。
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化肥设计
2011 年第 49 卷
4 修正试验
2009 年 4 月 5 日进行了空分空气压缩机组三 出防喘气动性能 试 验，试 验 中 分 别 取 空 气 压 缩 机 进口导叶开度 45°、30°、20° 3 个试验点，以确定空 气压缩机组性能曲线的最佳修正数据。 4.1 空压机进口导叶开度 45°
（ 1） 步 骤 1。将 空 压 机 出 口 压 力 缓 慢 降 至 0． 4 MPa，保持压力稳定。
（ 2） 步骤 2。缓慢调整空压机进口导叶，现场 注意观察导叶开度为 30° 时即可，室内 DCS 显示导 叶开度为 36% 。
（ 3） 步骤 3。同进口导叶 45°时的步骤 3。 4.3 空压机进口导叶开度 20°
（ 1） 步 骤 1。将 空 压 机 出 口 压 力 缓 慢 降 至 0． 45 MPa，保持压力稳定。
（ 2） 步骤 2。缓慢调整空压机进口导叶，现场 注意观察导叶开度为 20° 时即可，室内 DCS 显示导 叶开度为 26% 。
（ 3） 步骤 3。同进口导叶 45° Nhomakorabea的步骤 3。
5 效果检验
空压机性能曲线修正前后试验数据比较见表 1。根据试验数据并依据压缩机厂家提供的理论公 式重新计算出接近实际喘振区域的喘振线坐标，对 DCS 原有的防喘曲线进行修改。修改前的空气压 缩机防喘振控制性能曲线见图 1，修改后的性能曲 线见图 2。
Feb． 2011
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大型离心式压缩机性能曲线的 修正与降负荷运行
张国华，李 伟，崔洪伟
（ 临泉化工股份有限公司，安徽 临泉 236400）
中图分类号： TH452 文献标识码： B 文章编号： 1004 － 8901（ 2011） 01 － 0033 － 02
1 压缩机配套装置运行情况
安徽临泉化工股份有限公司 20000 空分装置 配套的空气透平压缩机组由低压缸（ MCO1004 ） 和 高压缸 （ 3BCL407 ） 组 成，采 用 双 出 轴 汽 轮 机 一 拖 二方式运转。2008 年航天粉煤气化装置试运行成 功后，其实际 氧 气 消 耗 量 为 16 000 m3 / h 左 右，达 不到设计值的 20 000 m3 / h，空分装置只需按 80% 的负荷运行，即空 分 系 统 只 需 要 空 气 压 缩 机 组 提 供约 90 000 m3 /h 的加工空气。由于负荷的变化， 空气压缩机组的工况在调节过程中出现了十分严 重的 问 题 ，即 防 喘 振 控 制 点 距 离 防 喘 振 曲 线 较 近 ， 可操作范围十分 狭 小，存 在 影 响 机 组 安 全 稳 定 运 行的潜在因素。
2 负荷变化产生的问题
2.1 不利于机组稳定运行 在保证空气压缩机出口（ 三出压力） 0． 5 MPa 的
情况下，空气压缩机出口 （ 三出流量） 至少需保持 104 000 m3 / h 以上的加工空气量。若流量减少，则 空气压缩机防喘振工作点就会移动到防喘振线上， 在此 种 情 况 下，稍 有 波 动，防 喘 振 工 作 点 就 会 进 入 防喘 区 域，导 致 防 喘 阀 打 开，严 重 时 发 生 跳 车 或 机 组毁坏事故，不利于机组的稳定运行。 2.2 机组消耗居高不下
4． 6 MPa 时，消耗量为 65 t / h 左右。理论推算表明， 满足空分系统用气量，空气压缩机只需要 85% 的负 荷运行，而空气压缩机几乎以 100% 负荷运行，即浪 费约 10 t / h 蒸汽。
3 原因分析
针对蒸汽消耗高和机组安全问题，通过实际运 行观察和现场检测分析，发现空气压缩机防喘振工 作点接近防喘振线时，空气压缩机的实际运行状态 并没有达到喘振工况。我公司压缩机机组防喘振 控制采用的是先进的 TS3000 控制技术，其具有以 下 3 个特点： ①依据机组的性能特性及喘振曲线，并 结合采用 TRICONEX 独特的在机组控制方面的丰 富经验来实现对各个机组的防喘振调节，进而使机 组在最佳工作点工作； ②喘振控制器在人机界面上 可以选择自动、半自动、全手动 3 种工作模式，在正 常运行时，若 工 作 点 突 然 移 向 喘 振 区，喘 振 设 定 值 徘徊功能将打开防喘振阀； ③如果突然发生喘振或 联锁停车，用 开 关 量 信 号 使 电 磁 阀 动 作，可 快 速 打 开防喘振阀，从而保证机组在突发事故情况下免遭 损坏。从 TS3000 技术在国内化工领域压缩机防喘 振控制方面的应用来看，TS3000 技术本身是成熟可 靠的，不是 引 起 上 述 工 况 的 原 因。 经 分 析，其 原 因 是 DCS 控制系统上的空气压缩机防喘性能曲线是 根据相关的理论数据而设置的，与实际生产的参数 存在一定的偏差，这种偏差导致了 DCS 控制系统中 设置的压缩机性能曲线不能满足压缩机降负荷运 行的要 求。因 此，应 修 正 离 心 式 压 缩 机 的 性 能 曲 线，以实现机组的降负荷运行。