离心式压缩机试车故障分析及解决措施

2023-03-12李强贾武军赵龙赵雄伟

山东化工 2023年20期

关键词：离心式逆流运转

李强,贾武军,赵龙,赵雄伟

(陕煤集团榆林化学有限责任公司乙二醇工厂,陕西榆林 719000)

1 常见试车故障

离心式压缩机组试车常见故障有压缩机汽轮机本体故障、防喘振系统故障、轴系故障、润滑油系统故障、机组控制系统、真空凝液系统故障等[1]。

2 故障分析及解决措施

(1)汽轮机调速阀阀位不准确,无法进行调速功能:原因分析是汽轮机二次油油压与阀位不对应导致调速不准确,经过调节电液转换器及调速阀限位进行解决。

为避免此类故障出现,启机前提前进行机组联调联试,机组联锁调试分为静态调试和动态调试。静态调试主要检测信号传输有无异常,动态调试主要测试机组联锁停机信号是否存在异常。

动态调试前保证速关阀动作正常,蒸汽未引至速关阀前,动态调试重点关注机组超速试验、现场紧急停车按钮联锁停机试验、现场危急遮断器联锁停机试验、中控紧急停车按钮联锁停机延时、中控辅操台紧急停车按钮联锁试验、轴系系统联锁停机试验、盘车电机允许启机测试、油泵事故油泵联锁自启调试、备泵自启和事故油泵自启调试、空冷岛风机自动步序、手动启动、投自动PID整定测试、顺流保护测试、逆流保护测试、空冷岛风机油位、振动报警测试、凝结水泵单试、透平凝液管道冲洗、凝结水箱液位高高联锁自启备泵联锁调试、液位低备泵自停联锁调试、液位低低凝结水泵运行泵停止联锁调试以及凝结水泵回流和外送调节阀联锁调试、射汽抽气器阀门、主蒸汽阀门、轴封蒸汽、空冷防冻蒸汽和减温减压调节阀开度核对调试、辅操台蜂鸣器测试等等。具体解决实施过程如下:

危急保安系统:在汽轮机速关阀和调节系统调试之前,现场关闭驱动蒸汽手阀,防止速关阀前蒸汽窜入汽轮机,导致转子转动。测定速关阀关闭油压:在速关阀开启后,降低速关油压力,注意观察并记录速关阀产生关闭动作时的油压值。关闭速关油管路阀门使得速关油压力下降,油压降至0.45 MPa以下,放缓降压速率,记录好速关阀动作时速关油压。

调节系统:查看润滑油冷却后供油总管油温高于35 ℃,通过给定不同阀位,观察错油门动作情况,中控、现场进行记录调试情况。通过控制比例杠杆的位置来取代原有的运动,从而控制二次油压的变化,并且可以根据调节器的参数来确定油缸的运转速度,同时也可以观察到油缸的运转速度(根据启动调节器的参数按比例计算得到),并且可以分析其与油动机的运转速度、调节汽阀的运转速度之间的相互影响。

检查放大器的“切断点”是否符合要求:对于配置中抽汽轮机,中控给到0抽和全抽工况,现场进行中抽调速阀阀位及中抽二次油油压,做好记录。

现场仪表及远传仪表:为了保证设备的正常运行,我们需要对所有的设备进行精密的检查,包括但不限于检查转速、轴承温度、轴振动、轴位移、润滑油压、抽汽和排气压力。

试机调整和试验:按照CCS中提前设置的暖机曲线进行暖机升速操作,注意观察记录振动、轴承温度。在低速阶段要进行一次中控打闸或室外急停按钮打闸,以确保急停功能可靠,防止在高速运转时不能急停造成安全事故,而且现场设置一人在蒸汽手阀处等待,防止全部停机功能失效不能停机,应急情况下手动关闭蒸汽阀门。中控现场记录速关阀关闭时间不超过1 s。

润滑油主、辅油泵切换,事故油泵自启:按照CCS设定的逻辑条件,现场给值进行润滑油泵切换试验[2]。

(2)压缩机试车出现喘振现象:原因分析是试车中压缩机吸入流量不足或者影响防喘振计算中某项指标不合格为保护机组本体触发防喘振功能。

解决措施:在机组初始开车阶段进行防喘振试验,优化喘振线,找出机组特性,具体方法步骤如下:

①喘振试验的时间是在离心式压缩机初开车阶段,正常操作转速范围内即最小可调转速-最大可调转速区间进行,预估试验时间为3 h。

②在4个离心式压缩机转速下,最小可调转速/100%负荷转速/105%负荷转速/110%负荷转速/最大可调转速下分别实测出离心式压缩机的初始喘振点。

③参与人员需要提前熟悉试验步骤及注意事项。

④在离心式压缩机喘振试验的过程中,一名操作人员现场配合操作出口外送阀门,另外一人在现场对离心式压缩机运行情况进行监视,遇到离心式压缩机运行出现异常,如出现离心式压缩机喘振或异常声音等,及时与中控人员汇报,及时采取相应措施。中控对防喘振相关数据曲线进行监视。

⑤在离心式压缩机喘振试验的过程中,一名操作人员在操作室内对离心式压缩机的运行状态进行监视,包括轴振动和轴位移情况,并及时将离心式压缩机运行情况汇报给工程师。技术人员通过降低防喘振回路安全裕度b1及喘振线斜率K,使回流阀逐渐关闭,并最终进入初始喘振状态。当离心式压缩机振动达到上述报警值后,工程师终止离心式压缩机喘振试验,并将离心式压缩机振动出现报警时的运行点作为此转速下离心式压缩机低压缸或高压缸的初始喘振点。当离心式压缩机高、低压缸达到初始喘振状态时,机组控制系统防喘振控制器会通过阶梯响应RT功能自动打开回流阀,使离心式压缩机迅速脱离初始喘振状态。

⑥随后操作人员将转速升到下一个喘振试验转速,工程师进行下一个转速喘振试验测试。同样方法进行100%负荷转速/105%负荷转速/110%负荷转速/最大可调转速下的对应试验过程。

⑦最后工程师在离心式压缩机的整个调速范围内(即最小可调转速-最大可调转速),对全部控制回路进行精调工作,包括防喘振系统的阶梯(RT)响应测试,所有回路PID整定等,最终使所有回路均实现全自动运行。

⑧系统恢复后要进行曲线的校正,防喘振试验中的工艺介质与正常投料工艺介质平均分子量相当,确保试验的精确更好地指导运行期喘振功能的实现。试验过程注意事项:

①装置负荷根据喘振试验进程随时调整,循环气压缩机由专人监护操作,保证循环气压缩机试验过程中装置不出现大幅度波动。

②试验过程中,要保证吸入压力不超低,防止因吸入压力低造成抽负压工况而损坏机组。

③为保证机组试验过程中不出现超压出口放火炬情况,适当控制低负荷,通过提高出口压力达到机组喘振目的。

④ 试验过程中,保持通讯状态,出现问题第一时间进行报告。

(3)汽轮机振动高高联锁停机:首先考虑汽轮机轴瓦安装问题产生振动,然后进行外围因素排查。猫爪下方垫片是否均匀,上方蝶型垫片是否按出厂间隙值调整,猫爪下方顶丝及轴承座周围顶丝是否已松开。主进气管无应力值是否达标,排气膨胀节锁紧螺栓是否已完全脱开。汽轮机单机试车时试车平衡盘是否正确安装。弹簧支架是否预留了足够的伸展量,支点是否在管道中心位置。振动产生时轴瓦温度的变化,用于判断是否因轴瓦问题引起振动,检查推力瓦间隙有无变化。检查转子中心值有无变化,如有变化,说明轴承箱内调整锁紧螺栓出现问题,主轴偏向一侧引起刮擦,也可手动盘车检查有无死点。检查对中数据,若偏差过大也会引起振动,特别是在启动时特别明显。至于低转速振动大而高转速振动小,这个问题以前也经常发生,一般是因为主轴静态挠度值略超,转速低振动大。暖管暖机的时间不够,特别是暖机时间短,升速过快也会有这种情况发生。高压蒸汽暖管升压速率:锅炉0.049 MPa/min、外管小于0.1 MPa/min。复核机组临界转速区是否合理满足出厂技术要求[3]。

(4)人字形空冷2×3带逆流风机空冷凝汽器(ACC)冬季运行容易冻,造成翅片损坏:原因分析是空冷冬季保护措施及防冻逻辑错误。解决措施:冬季保护(风机减速或停止)在风机手动和风机自动模式均激活。风机重新启动只在风机自动模式激活;即如果在手动运行模式中通过冬季保护停止风机,相关的风机不会自动启动。冬季保护的目的是防止空冷凝汽器在冬季运行期间因发生过冷而导致翅片管冻结的现象。

如果下联箱凝结水温度过冷,顺流凝汽器防冻保护将启动;如果抽真空管温度过冷,逆流凝汽器防冻保护将启动。冬季工况下,空冷凝汽器的防冻保护包括顺流管束单元的防冻保护、逆流管束单元的防冻保护、逆流管束单元的回暖运行。防冻保护的优先级别从高至低依次为:顺流管束单元的防冻保护、逆流管束单元的防冻保护、逆流管束单元的回暖运行。

冬季工况,在汽轮机启动过程中或者低负荷运行过程中,根据环境温度下ACC要求的最小进汽量,以及汽轮机当前排气量,控制旁路蒸汽调节阀开度,保证进入ACC的蒸汽量大于要求的最小进汽量;通过控制喷水调节阀的开度,将减温减压装置出口的温度控制在110 ℃以下。

提前手自动回暖,汽轮机排汽真空度设定为18 kPa,风机序号分别为A/B(逆流)/C/D/E(逆流)/F。

全部风机(6台)处于自动运行模式,当空冷凝汽器6台风机运行频率均在最低频率运转而且真空度依然降低,则停止1台顺流风机(优先A台);运转风机(5台)处于自动运行模式,随着气温降低,当空冷凝汽器运转的5台风机运行频率均在最低频率运转而且真空度依然降低,则再停止1台顺流风机(优先D台);运转风机(4台)处于自动运行模式,随着气温降低,当空冷凝汽器运转的4台风机运行频率均在最低频率运转而且真空度依然降低,则停止一台逆流风机(优先B台);运转风机(3台)处于自动运行模式,现场测温显示运行F台风机翅片温度低于4 ℃,则启动A台风机,待系统真空度下降时,停止F台风机;运转风机(3台)处于自动运行模式,现场测温显示运行C台风机翅片温度低于4 ℃,则启动D台风机,待系统真空度下降时,停止C台风机;运转风机(3台)处于自动运行模式,则启动B台风机,待系统真空度下降时,停止E台风机;以上步骤为6～3台风机运行切换模式。

运转风机(3台:2顺1逆正转)处于自动运行模式,当气温继续降低时,现场测温显示运行B台风机翅片(或者顺、逆流翅片交接处)温度低于4 ℃,系统真空度依然降低,此时停止B台逆流风机。运转风机(2台:2顺)处于自动运行模式,当气温继续降低时,现场测温显示B台(或E)风机翅片(或者顺、逆流翅片交接处)温度低于4 ℃,系统真空度依然降低,此时启动1台逆流风机B台(或E台),排汽压力升,参照逆流凝汽器回暖循环。运转风机(3台:2顺1逆反转)处于自动运行模式当气温继续降低时,现场测温显示E台(或B)风机翅片(或者顺、逆流翅片交接处)温度低于4 ℃,此时启动1台逆流风机E台(或B台),排汽压力升。参照逆流凝汽器回暖循环。当环境温度继续降低时,在以上任何一种运行模式下,系统真空度及现场翅片温度低于4 ℃,则投入防冻蒸汽,参照旁路减温减压控制。

轮机紧急停机防冻措施补充:冬季汽轮机紧急停机后,如果确定30 min内再次启机则不进行空冷器防冻,保持轴封蒸汽及系统真空度,间断性抽真空,风机全部停止运转,凝结水系统循环运转。如果确定30 min内不启机,用汽轮机排汽管道中S3蒸汽破真空,间断性抽真空,停轴封蒸汽,风机全部停止运转,通入S4防冻蒸汽,减温减压装置出口的温度控制在110 ℃以下,现场测空冷翅片,保持全部翅片温度≥4 ℃,凝结水系统循环运转,液位高时适时外送[4]。

(5)盘车电机启动,但是电磁阀不动作,无法进行盘车:原因分析是盘车电磁阀无法进行换向,无法实现得电、失电功能,导致盘车油缸不动作,无法实现盘车功能。

解决措施:更改盘车后台逻辑,进行修改;更换盘车电磁阀,机组控制系统程序重新加载,重新确认盘车条件,启动盘车油泵,电磁阀脉冲计时满足后盘车功能正常。

(6)汽轮机速关阀前蒸汽过热度不满足启机条件:原因分析是汽轮机布置距离蒸汽总管较远,单位耗汽量少,管线设计尺寸细,速关阀前放空管线小,导致蒸汽放空量不足,蒸汽流通不好过热度低。

解决措施:沿途管线排凝导淋全开,确保排凝及时。进行技改,速关阀前消音器放空管道尺寸经过设计核算放大一倍[5]。