空压机入口导叶波动的原因分析与处理

空压机入口导叶波动的原因分析与处理

张喜萍

[海洋石油天野化工有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010070]摘要：分析查找入口导叶波动的具体原因，介绍处理方法以及防范措施。关键词：空压机；导叶；波动；处理

1装置简介

海洋石油天野化工股份有限公司年产300kt合成氨,520kt尿素装置是上世纪90年代初成套引进的。用于氧取出量23000Nm3/h空气分离的有空气压缩机和氮气压缩机两台离心式压缩机。其中，空压机为瑞士苏尔寿公司生产的径向等温离心式压缩机，共有5级，由蒸汽汽轮机驱动；压缩机主要设计参数如下：转速：5470rpm

流量: 132290Nm3/h

进/出口压力: 0.0896/0.763MPa (A)

出口温度: 128℃

正常功率: 12550kW

原料空气首先经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质后, 通过入口导叶控制流量后进入叶轮进行压缩。空气在前三级叶轮进行每一次压缩后，都经过设在气缸两侧的内部冷却器进行冷却，并在与之匹配的疏水器中分离冷凝下来的水分后，继续在第四、五级压缩后进入后冷却器，冷却后的空气进入空气冷却塔。在后冷却器前有一条防喘振放空管线，用于开停车或异常工况时出口压力的调整，以防止空压机落入喘振区运行。

空压机设计为定转速操作，其流量调节通过入口导叶开度即旋转角度的改变使得入口气流方向和流道面积发生变化，进而控制进气量的大小，调节范围是9~110度。入口导叶是单支撑叶片，动作时由DCS发出信号经阀门定位器使活塞式执行机构带动连杆控制导叶，实现流量控制。

2 存在的问题

2010年2月21日入口导叶开始出现波动现象，在装置稳定运行没有对工况进行调整的情况下，空气流量在20s的时间内变化了1000 Nm3/h左右，由于变化不太明显，没有危胁到1装置的正常运行，原因也没有明确，只能暂时将其打手动控制进行观察，同时分析查找波动的原因。但随后波动幅度和频率越来越大，到3月13日，流量变化幅度增长到4000 Nm3/h左右，频率也从开始的1-2次/天增加到4-5次/天。为此不得不对连杆行程进行限位，使其只能在一定范围内动作，不至于瞬间大幅波动影响装置的稳定运行。

3 原因分析

为了确定入口导叶波动的具体原因，对可能的因素进行了认真的分析和排查。

3.1 工艺原因

在入口导叶波动前，工艺参数没有明显异常，实际流量距离喘振线也有很大距离，加工空气量也未做调整，波动发生时也不在分子筛切换期间，可排除工艺因素。

3.2 设备原因

入口滤网是前不久更换的，压差为0.3 kPa，也没有破损，因空气过滤室阻力过大导致流量波动的可能性不存在。

从运行参数看，各中间冷却器入口和出口温度没有超过设计值，冷却效果较好，不会导致空压机打气量下降或波动。

再从压缩机本体来看，影响流量的因素有叶轮、扩压器、弯道、回流器等通流元件，如果这些元件发生堵塞或结垢，其首先会在振动等参数方面表现出来。在振值没有异常变化的情况下，显然可以确定不是设备本身的问题。

3.3 仪表原因

经过以上分析，问题集中在了仪表方面。检查发现入口导叶仪表空气中带有大量粉尘，通过排放吹除后导叶波动次数有所减少，但还

作者简介：张喜萍﹙1972-﹚，女，内蒙古呼和浩特人，助理工程师，在中海石油天野化工铁路仓储部工作。

是时有波动，判断认为阀门定位器内部可能发生了堵塞等故障，接下来就是如何处理的问题。

4 问题处理

入口导叶在失气时处于关闭状态，而在空压机运行状态下处理其定位器必须断仪表空气，因此首先对连杆限位进行了加强，确保在断仪表空气时导叶不会动作，相应仪表方面的准备工作也已就绪。4月3日对定位器进行了拆开检查，发现喷嘴内积有大量仪表空气干燥器中用于吸附水分的铝胶分子筛粉尘，清理干净后回装投用。检查处理结果印证了此前的判断，入口导叶再未发生波动现象。

4 防范措施

显然，防范类似故障的关键在于加强仪表空气的管理，为此采取了以下一些措施：﹙1﹚全部更换了已部分粉化的仪表空气干燥器吸附剂。

﹙2﹚通过改造减小干燥器吸附剂再生时的泄压速率，提高再生温度和再生气量，防止由于泄压过快或再生不彻底导致吸附剂粉化。

﹙3﹚在入口导叶仪表空气管线上加装分离罐，对仪表空气中可能带来的粉尘进行分离。

﹙4﹚密切监控仪表空气干燥器前后压差，定期打开仪表空气管线导淋检查是否有粉尘。

5 小结

空压机入口导叶波动严重威胁着装置的安全稳定运行。一方面，它会对空压机本身的稳定运行带来严重影响，可能会造成压缩机出现喘振、空载现象；另一方面，对空分工况和设备也会带来很大的危害，当波动幅度和频次过大、过多导致空气冷却塔、分子筛压差超过设计值时，甚至会造成塔板吹翻、分子筛粉化、床层不平等事故。在导叶波动故障消除后不久，空分装置出现了加工空气量超过128000Nm3/h空气就会把冷却水带入分子筛，入冷箱空气CO2超标现象，不得不限制负荷运行。到2011年8月大修期间，对空气冷却塔内部检查发现，部分塔板降液管损坏，分析认为这就是入口导叶波动造成的。因此，一旦发现入口导叶出现非正常波动，必须首先对其进行机械限位，然后再查找原因、采取相应措施处理，以免带来更加严重的后果。