摘要：大氮肥空分裝置的配套大型離心空壓機組在試運行期問暴露出了一些問題，經(jīng)過科學(xué)診斷，相關(guān)人員制定了相應(yīng)的解決方案，采取了相應(yīng)的措施，逐一
排除了機組運行故障，使壓縮機組實現(xiàn)了長周期安全穩(wěn)定運行。
關(guān)鍵詞：大型離心式壓縮機組；汽輪機，防喘振閥；汽輪機真空，汽輪機輪室壓力
我國北方某大型氮肥廠新建40000Nm 3／h空分裝置，配套空壓機組為三缸六段離心式壓縮機組，主空壓機型號為DMCLll04+2MCLll03，輸送介質(zhì)為濕空氣，增壓空壓機型號為 3BCL527，輸送介質(zhì)為干空氣。原動機為NKS63／80／32型汽輪機，汽輪機為雙軸伸結(jié)構(gòu)，機尾端與主空壓機中壓缸2 M c L l l O 3和低壓缸DMCLll 04相連，機頭端通過變速箱和增壓機3B c L 5 2 7相連。汽輪機輸出功率為35200kW，主風(fēng)機設(shè)計流量為220000Nm3／h，機組外形尺寸為：長×寬×高=207 8 2×6040×3980。機組平面布置見圖1一l。
該空壓機組于2004年6月份一次開車成功，于同年8月底帶負荷試運行。機組試運行期間 先后暴露出了一些問題，經(jīng)診斷分析，相關(guān)人員制定了解決方案，采取了相應(yīng)的措施，逐一排除了機組運行故障。
一 主風(fēng)機防喘振 閥不能完全關(guān)閉
空分裝置為大氮肥系統(tǒng)的龍頭，空分裝置的負荷直接關(guān)系到大氮肥系統(tǒng)的產(chǎn)量，而空壓機的出力直接影響空分裝置的 負荷。提高空壓機出力有兩條途徑，一是提高汽輪機的轉(zhuǎn)速，二是關(guān)主風(fēng)機防喘振閥FCV6122。
空壓機主風(fēng)機額定轉(zhuǎn)速為5147 rpm，提高轉(zhuǎn)速后，壓縮機中壓缸止推端V161 34、V161 35兩測點振動值出現(xiàn)上漲的趨勢。起初懷疑振動點的軸瓦被研磨損傷，幾經(jīng)停車檢測修刮振動點的軸瓦后，中壓缸振動的問題仍未得到解決，后經(jīng)制造廠現(xiàn)場診 斷，得出主風(fēng)機轉(zhuǎn)子平衡不好的結(jié)論，要根治此問題，只有更換主風(fēng)機轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子生產(chǎn)制造需要一個比較長的周期，且更換主風(fēng)機轉(zhuǎn)子后空壓機是否還會出現(xiàn)其它 故障?這個問題只有經(jīng)繼續(xù)試運行后才能得到答案。如何在更換轉(zhuǎn)子前，在確保主風(fēng)機中壓缸振動不超標(biāo)的前提下提高空壓機組主風(fēng)機的出口壓力，增加空分系統(tǒng)的 負荷，提高大氮肥系統(tǒng)的產(chǎn)量是當(dāng)時急需解決的問題。在提高轉(zhuǎn)速無望的情況下，解決此問題的辦法只有一個，就是設(shè)法關(guān)閉主風(fēng)機防喘振閥FCV6122。
但在當(dāng)時的情況下，主風(fēng)機運行實際工況點已基本接近防喘振線，防喘振閥FCV6122基本無調(diào)節(jié)裕量，長期處于開啟狀態(tài)，主風(fēng)機有40000Nm 3／h的壓縮空氣量放空，造成較大的能源浪費。致使主風(fēng)機三段出口壓力偏低，影響空分空冷塔和分子篩進氣量，空分氧產(chǎn)量偏低，影響整個系統(tǒng)加負荷。經(jīng)過反 復(fù)研究空壓機組性能曲線，發(fā)現(xiàn)很有可能主風(fēng)機防喘振線安全裕度過大，于是萌生了修訂主風(fēng)機防喘振曲線的想法，即將防喘振線、快開線和喘振線整體向左平移， 增加實際工作點與防喘振線之間的距離，達到關(guān)小防喘振閥、提高主風(fēng)機出口壓力、提高空分氧產(chǎn)量的目的。但在操作過程中必須非常精心。從200 5年4月6日起，我們先后五次對空壓機主風(fēng)機防喘振曲線進行了修訂。
在修訂過程中，接到儀表人員準(zhǔn)備好“下裝”的通知后，機組崗位立即通知 空分崗位暫停對FCV6122進行調(diào)節(jié)。然后，機組崗位派兩人同時到達現(xiàn)場，其中一人持對講機隨時與機組中控聯(lián)系。一人將FCV6l 22的切換手柄由“自動”位置迅速切換到“手動”位置，一人站在FCV6l 22旁路閥前。經(jīng)儀表人員確認FCV6122切換到位后，機組崗位閥門切換人員立即通知機組中控主操作，機組中控主操作嚴(yán)密監(jiān)視主風(fēng)機三段出口壓力、振 動、軸位移等重要指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常情況立即聯(lián)系站在F cv 61 2 2旁路閥前的人員進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。儀表人員“下裝”完畢，防喘振曲線平移完成后，再將FCV6122的切換手柄由“手動”位置迅速打到“自動”位置，確認 切換到位后通知機組中控，機組中控通知空分崗位緩慢關(guān)閉FCV6122，逐漸提高主風(fēng)機三段出口壓力。
防喘振曲線修訂后效果非常明顯，以最 初的修訂為例，4月6日，主風(fēng)機三段出口平均壓力為0.490MPa，4月7日三段出口壓力提高到了0.5 23MPa，空分分子篩出口氣量增加了12000Nm3／h，氣化爐增加煤漿12000×0.21／450=5.6m3／h，系統(tǒng)負荷平均增長了 7.7％。
二、空壓機汽輪機真空偏低
空壓機汽輪機凝汽器真空額定工況設(shè)計值為－0.086Mp a，在空壓機試運行期間，機組正常運行工況下，D CS上顯示汽輪機真空值為－0.063～-0.064Mpa，由于操作人員經(jīng)驗不足，于是有人提出空壓機汽輪機凝汽器真空偏低，也有人懷疑汽輪機凝汽器換 熱面積不夠。經(jīng)多次與生產(chǎn)廠家聯(lián)系，均未得到明確答復(fù)。
經(jīng)過幾天觀察，我發(fā)現(xiàn)汽輪機的振動、瓦溫和軸向位移等指標(biāo)均正常，若機組實際真空值 真正偏低，上述三項指標(biāo)均會有明顯變化，既然三項指標(biāo)相對穩(wěn)定，那么，很有可能是真空表顯示有誤。且汽輪機后汽缸溫度始終維持在50℃左右，經(jīng)用測溫槍現(xiàn) 場實測，后汽缸溫度顯示數(shù)值是正確的。那么，從理論上講5 0℃的排汽溫度對應(yīng)的真空值應(yīng)為-0.09Mpa左右。-水汽車間的6Mw汽輪機后汽缸溫度為4.9℃，真空表顯示數(shù)值為－0.092Mpa，這一點從實 踐上證明了空壓機凝汽器真空低是一種假象。
那么，造成Dcs系統(tǒng)顯示空壓機汽輪機真空值偏低的原因何在?是測量儀表故障、Dcs系統(tǒng)顯示有 誤還是其它原因。經(jīng)儀表專家反復(fù)檢測，排除了測量儀表和Dcs故障的可能性。后來經(jīng)過對現(xiàn)場多次勘察，終于找到了問題的癥結(jié)所在。
原來，汽 輪機真空測點位于汽輪機后缸上，距離機組運轉(zhuǎn)平臺地面約2.5m，而變送器安裝在機組運轉(zhuǎn)平臺上。也就是說，汽輪機真空檢測變送器與取壓點之間有2.5m 的高差，兩者之間用細金屬導(dǎo)管連接。經(jīng)過長時間運行后，汽輪機后缸中的蒸汽變成了冷凝液，積聚在導(dǎo)管中，致使真空測量變送器傳入DCS系統(tǒng)的真空值比汽輪 機凝汽器實際真空值高2.5 m H2O，合0.0245MPa。也就是說DCS上顯示汽輪機凝汽器真空值為-0.063--0.064MPa，而實際真空值應(yīng)為 －0.0875～-0.885之間。
三 空壓機汽輪機輪室壓力高
從2005年10月6日凌晨開始，空壓機汽輪機在進汽壓力、進汽溫度均正常的工況下，空壓機出現(xiàn) 了實際轉(zhuǎn)速明顯低于設(shè)定轉(zhuǎn)速的現(xiàn)象(俗稱掉轉(zhuǎn))，在進汽壓力不變的工況下，汽輪機輪室壓力由2.8Mp a升高到了3.1Mp a，而且汽輪機軸封供汽壓力由3.15Kpa升高到了8.08Kpa。
10月6日，空壓機組最高轉(zhuǎn)速只能提到4911 rpm，我們對空壓機組進行了兩次調(diào)試，兩次調(diào)試都是先將機組轉(zhuǎn)速降低30rpm，穩(wěn)定運行一段時間后再恢復(fù)到原轉(zhuǎn)速。在機組升降轉(zhuǎn)速過程中，我們發(fā)現(xiàn)汽 輪機調(diào)速汽門閥桿及油動機均動作靈敏，但汽輪機實際轉(zhuǎn)速跟隨設(shè)定轉(zhuǎn)速變化的速率比以前有所降低，汽輪機輪室壓力隨轉(zhuǎn)速(汽輪機負荷)降低而降低，隨轉(zhuǎn)速 (汽輪機負荷)升高而升高。從汽輪機的運行記錄對比和測試結(jié)果綜合判斷：汽輪機通流部分結(jié)垢，導(dǎo)致隔板前后壓差增大，漏氣量增多，致使汽輪機效率降低，出 現(xiàn)了掉轉(zhuǎn)現(xiàn)象。反映在操作參數(shù)的變化上就是汽輪機輪室壓力和軸封供汽壓力升高。此診斷結(jié)果在2006年5月份的大修中得到了印證。原因是一臺給空壓機供汽 的中壓鍋爐汽包內(nèi)汽水分離裝置故障，造成蒸汽帶鹽超標(biāo)，使含有鹽分的蒸汽進入汽輪機，隨著蒸汽壓力的降低，鹽分逐漸沉積在汽輪機的通流部分。
經(jīng)過一年的試運行，空壓機組存在的缺陷逐一暴露在了我們面前，經(jīng)過科 學(xué)診斷和精心處理，排除了所有故障，目前空壓機運行平穩(wěn)，各項指標(biāo)均達到了設(shè)計要求。
關(guān)鍵詞：大型離心式壓縮機組；汽輪機，防喘振閥；汽輪機真空，汽輪機輪室壓力
我國北方某大型氮肥廠新建40000Nm 3／h空分裝置，配套空壓機組為三缸六段離心式壓縮機組，主空壓機型號為DMCLll04+2MCLll03，輸送介質(zhì)為濕空氣，增壓空壓機型號為 3BCL527，輸送介質(zhì)為干空氣。原動機為NKS63／80／32型汽輪機，汽輪機為雙軸伸結(jié)構(gòu)，機尾端與主空壓機中壓缸2 M c L l l O 3和低壓缸DMCLll 04相連，機頭端通過變速箱和增壓機3B c L 5 2 7相連。汽輪機輸出功率為35200kW，主風(fēng)機設(shè)計流量為220000Nm3／h，機組外形尺寸為：長×寬×高=207 8 2×6040×3980。機組平面布置見圖1一l。
該空壓機組于2004年6月份一次開車成功，于同年8月底帶負荷試運行。機組試運行期間 先后暴露出了一些問題，經(jīng)診斷分析，相關(guān)人員制定了解決方案，采取了相應(yīng)的措施，逐一排除了機組運行故障。
一 主風(fēng)機防喘振 閥不能完全關(guān)閉
空分裝置為大氮肥系統(tǒng)的龍頭，空分裝置的負荷直接關(guān)系到大氮肥系統(tǒng)的產(chǎn)量，而空壓機的出力直接影響空分裝置的 負荷。提高空壓機出力有兩條途徑，一是提高汽輪機的轉(zhuǎn)速，二是關(guān)主風(fēng)機防喘振閥FCV6122。
空壓機主風(fēng)機額定轉(zhuǎn)速為5147 rpm，提高轉(zhuǎn)速后，壓縮機中壓缸止推端V161 34、V161 35兩測點振動值出現(xiàn)上漲的趨勢。起初懷疑振動點的軸瓦被研磨損傷，幾經(jīng)停車檢測修刮振動點的軸瓦后，中壓缸振動的問題仍未得到解決，后經(jīng)制造廠現(xiàn)場診 斷，得出主風(fēng)機轉(zhuǎn)子平衡不好的結(jié)論，要根治此問題，只有更換主風(fēng)機轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子生產(chǎn)制造需要一個比較長的周期，且更換主風(fēng)機轉(zhuǎn)子后空壓機是否還會出現(xiàn)其它 故障?這個問題只有經(jīng)繼續(xù)試運行后才能得到答案。如何在更換轉(zhuǎn)子前，在確保主風(fēng)機中壓缸振動不超標(biāo)的前提下提高空壓機組主風(fēng)機的出口壓力，增加空分系統(tǒng)的 負荷，提高大氮肥系統(tǒng)的產(chǎn)量是當(dāng)時急需解決的問題。在提高轉(zhuǎn)速無望的情況下，解決此問題的辦法只有一個，就是設(shè)法關(guān)閉主風(fēng)機防喘振閥FCV6122。
但在當(dāng)時的情況下，主風(fēng)機運行實際工況點已基本接近防喘振線，防喘振閥FCV6122基本無調(diào)節(jié)裕量，長期處于開啟狀態(tài)，主風(fēng)機有40000Nm 3／h的壓縮空氣量放空，造成較大的能源浪費。致使主風(fēng)機三段出口壓力偏低，影響空分空冷塔和分子篩進氣量，空分氧產(chǎn)量偏低，影響整個系統(tǒng)加負荷。經(jīng)過反 復(fù)研究空壓機組性能曲線，發(fā)現(xiàn)很有可能主風(fēng)機防喘振線安全裕度過大，于是萌生了修訂主風(fēng)機防喘振曲線的想法，即將防喘振線、快開線和喘振線整體向左平移， 增加實際工作點與防喘振線之間的距離，達到關(guān)小防喘振閥、提高主風(fēng)機出口壓力、提高空分氧產(chǎn)量的目的。但在操作過程中必須非常精心。從200 5年4月6日起，我們先后五次對空壓機主風(fēng)機防喘振曲線進行了修訂。
在修訂過程中，接到儀表人員準(zhǔn)備好“下裝”的通知后，機組崗位立即通知 空分崗位暫停對FCV6122進行調(diào)節(jié)。然后，機組崗位派兩人同時到達現(xiàn)場，其中一人持對講機隨時與機組中控聯(lián)系。一人將FCV6l 22的切換手柄由“自動”位置迅速切換到“手動”位置，一人站在FCV6l 22旁路閥前。經(jīng)儀表人員確認FCV6122切換到位后，機組崗位閥門切換人員立即通知機組中控主操作，機組中控主操作嚴(yán)密監(jiān)視主風(fēng)機三段出口壓力、振 動、軸位移等重要指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常情況立即聯(lián)系站在F cv 61 2 2旁路閥前的人員進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。儀表人員“下裝”完畢，防喘振曲線平移完成后，再將FCV6122的切換手柄由“手動”位置迅速打到“自動”位置，確認 切換到位后通知機組中控，機組中控通知空分崗位緩慢關(guān)閉FCV6122，逐漸提高主風(fēng)機三段出口壓力。
防喘振曲線修訂后效果非常明顯，以最 初的修訂為例，4月6日，主風(fēng)機三段出口平均壓力為0.490MPa，4月7日三段出口壓力提高到了0.5 23MPa，空分分子篩出口氣量增加了12000Nm3／h，氣化爐增加煤漿12000×0.21／450=5.6m3／h，系統(tǒng)負荷平均增長了 7.7％。
二、空壓機汽輪機真空偏低
空壓機汽輪機凝汽器真空額定工況設(shè)計值為－0.086Mp a，在空壓機試運行期間，機組正常運行工況下，D CS上顯示汽輪機真空值為－0.063～-0.064Mpa，由于操作人員經(jīng)驗不足，于是有人提出空壓機汽輪機凝汽器真空偏低，也有人懷疑汽輪機凝汽器換 熱面積不夠。經(jīng)多次與生產(chǎn)廠家聯(lián)系，均未得到明確答復(fù)。
經(jīng)過幾天觀察，我發(fā)現(xiàn)汽輪機的振動、瓦溫和軸向位移等指標(biāo)均正常，若機組實際真空值 真正偏低，上述三項指標(biāo)均會有明顯變化，既然三項指標(biāo)相對穩(wěn)定，那么，很有可能是真空表顯示有誤。且汽輪機后汽缸溫度始終維持在50℃左右，經(jīng)用測溫槍現(xiàn) 場實測，后汽缸溫度顯示數(shù)值是正確的。那么，從理論上講5 0℃的排汽溫度對應(yīng)的真空值應(yīng)為-0.09Mpa左右。-水汽車間的6Mw汽輪機后汽缸溫度為4.9℃，真空表顯示數(shù)值為－0.092Mpa，這一點從實 踐上證明了空壓機凝汽器真空低是一種假象。
那么，造成Dcs系統(tǒng)顯示空壓機汽輪機真空值偏低的原因何在?是測量儀表故障、Dcs系統(tǒng)顯示有 誤還是其它原因。經(jīng)儀表專家反復(fù)檢測，排除了測量儀表和Dcs故障的可能性。后來經(jīng)過對現(xiàn)場多次勘察，終于找到了問題的癥結(jié)所在。
原來，汽 輪機真空測點位于汽輪機后缸上，距離機組運轉(zhuǎn)平臺地面約2.5m，而變送器安裝在機組運轉(zhuǎn)平臺上。也就是說，汽輪機真空檢測變送器與取壓點之間有2.5m 的高差，兩者之間用細金屬導(dǎo)管連接。經(jīng)過長時間運行后，汽輪機后缸中的蒸汽變成了冷凝液，積聚在導(dǎo)管中，致使真空測量變送器傳入DCS系統(tǒng)的真空值比汽輪 機凝汽器實際真空值高2.5 m H2O，合0.0245MPa。也就是說DCS上顯示汽輪機凝汽器真空值為-0.063--0.064MPa，而實際真空值應(yīng)為 －0.0875～-0.885之間。
三 空壓機汽輪機輪室壓力高
從2005年10月6日凌晨開始，空壓機汽輪機在進汽壓力、進汽溫度均正常的工況下，空壓機出現(xiàn) 了實際轉(zhuǎn)速明顯低于設(shè)定轉(zhuǎn)速的現(xiàn)象(俗稱掉轉(zhuǎn))，在進汽壓力不變的工況下，汽輪機輪室壓力由2.8Mp a升高到了3.1Mp a，而且汽輪機軸封供汽壓力由3.15Kpa升高到了8.08Kpa。
10月6日，空壓機組最高轉(zhuǎn)速只能提到4911 rpm，我們對空壓機組進行了兩次調(diào)試，兩次調(diào)試都是先將機組轉(zhuǎn)速降低30rpm，穩(wěn)定運行一段時間后再恢復(fù)到原轉(zhuǎn)速。在機組升降轉(zhuǎn)速過程中，我們發(fā)現(xiàn)汽 輪機調(diào)速汽門閥桿及油動機均動作靈敏，但汽輪機實際轉(zhuǎn)速跟隨設(shè)定轉(zhuǎn)速變化的速率比以前有所降低，汽輪機輪室壓力隨轉(zhuǎn)速(汽輪機負荷)降低而降低，隨轉(zhuǎn)速 (汽輪機負荷)升高而升高。從汽輪機的運行記錄對比和測試結(jié)果綜合判斷：汽輪機通流部分結(jié)垢，導(dǎo)致隔板前后壓差增大，漏氣量增多，致使汽輪機效率降低，出 現(xiàn)了掉轉(zhuǎn)現(xiàn)象。反映在操作參數(shù)的變化上就是汽輪機輪室壓力和軸封供汽壓力升高。此診斷結(jié)果在2006年5月份的大修中得到了印證。原因是一臺給空壓機供汽 的中壓鍋爐汽包內(nèi)汽水分離裝置故障，造成蒸汽帶鹽超標(biāo)，使含有鹽分的蒸汽進入汽輪機，隨著蒸汽壓力的降低，鹽分逐漸沉積在汽輪機的通流部分。
經(jīng)過一年的試運行，空壓機組存在的缺陷逐一暴露在了我們面前，經(jīng)過科 學(xué)診斷和精心處理，排除了所有故障，目前空壓機運行平穩(wěn)，各項指標(biāo)均達到了設(shè)計要求。
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