贠瑞龍(中海油東方石化有限責任公司, 海南 東方 572600)
淺談尾氣壓縮機的汽輪機暖機轉速升高的分析
贠瑞龍(中海油東方石化有限責任公司, 海南 東方 572600)
針對檢修完尾氣壓縮機開車暖機轉速升高,提出可能導致的幾種原因,并分析這幾種原因確認尾氣壓縮機暖機轉速升高的最終原因,為后續(xù)苯乙烯裝置脫氫系統(tǒng)開車及平穩(wěn)生產(chǎn)排除隱患。
尾氣壓縮機;暖機轉速;調(diào)節(jié)系統(tǒng);油動機;調(diào)節(jié)螺母
中海油東方石化有限責任公司12萬噸/苯乙烯裝置由乙苯裝置生產(chǎn)的乙苯作為原料,利用GS系列催化劑作用,在水蒸氣存在條件下,乙苯負壓絕熱選擇性脫氫生成苯乙烯。
尾氣壓縮機為苯乙烯裝置關鍵設備之一,其主要作用是為乙苯脫氫反應系統(tǒng)提供足夠的負壓,汽輪機通過減速齒輪箱驅動螺桿尾氣壓縮機,是尾氣壓縮機最主要的組成部分。
2017年4月10日至5月20日為期40天全廠大檢修完成后,苯乙烯裝置開工期間,脫氫單元尾氣壓縮機的汽輪機轉速從1000rpm升高至1751rpm進行分析,首次開工與檢修后汽輪機暖機轉速對比如圖1、圖2:
圖1
圖2
汽輪機的轉速調(diào)節(jié)采用電液轉換調(diào)節(jié)系統(tǒng),其目的是控制汽輪機的轉速在滿足工藝條件下的范圍內(nèi)運行。調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要有轉速傳感器、轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505、電液轉換器、油動機和調(diào)節(jié)汽閥。
(1)WOODWARD 505同時接收轉速輸出值與轉速設定值進行PID運算比較后輸出4~20mA的執(zhí)行信號,再經(jīng)電液轉換器轉換的二次油進入油動機來調(diào)節(jié)汽閥,控制汽輪機的進汽量。
(2)調(diào)節(jié)汽閥的作用是根據(jù)轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505的指令改變進入汽輪機腔室的蒸汽流量,來達到機組在工藝要求條件下的轉速以及背壓,調(diào)節(jié)汽閥的結構如圖3所示:
(3)油動機是調(diào)節(jié)汽閥的執(zhí)行機構,它將潤滑油系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)油經(jīng)電液轉換器轉換的二次油進入油動機來調(diào)節(jié)汽閥,控制汽輪機的進汽量。油動機結構如圖4、現(xiàn)場如圖5所示:
(1)潤滑油系統(tǒng)中調(diào)節(jié)油壓、潤滑油總管油壓、螺桿轉子進排端軸承油壓、同步齒輪油壓、汽輪機和齒輪箱軸承的進油壓力都在正常狀態(tài);
(2)投用第一級、第二級N2密封系統(tǒng);
(3)3.2MPaG 蒸汽暖機完成(全開蒸汽閘閥,關閉旁路閥),3.2MPaG蒸汽至速關閥前的溫度達到330℃以上;
(4)確認工藝開車條件具備
圖3
圖4
圖5
①確認現(xiàn)場滿足開車條件,建立啟動油(1839)/速關油(1830)使速關閥打開;
②中控室確認SIS、DCS聯(lián)鎖尾氣壓縮機啟動條件滿足,并復位SIS中尾氣壓縮機的開車條件:
③在尾氣壓縮機控制系統(tǒng)將WOODWARD 505復位,在WOODWARD 505啟動汽輪機開始暖機。
(1)轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505發(fā)出升速轉速指令有誤;
(2)轉換器傳感器輸出的電流信號出現(xiàn)偏差;
(3)調(diào)節(jié)汽閥的調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)問題;①閥碟與閥座密封有蒸汽泄漏進入;②調(diào)節(jié)閥的移動行程出現(xiàn)偏差。
(4)油動機出現(xiàn)問題:①油壓不穩(wěn);②油動機中的錯油門與機械杠桿反饋機構出現(xiàn)偏差。
(1)轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505由專人負責操作,并對照操作說明步驟(現(xiàn)場速關閥打開,現(xiàn)場按鈕放到暖機——SIS聯(lián)鎖復位——按建啟動——蒸汽調(diào)節(jié)閥開始動作,汽輪機以10rpm/s升速——系統(tǒng)自動升速到1000 rpm )一步一步進行,確定WOODWARD 505操作無誤;
(2)轉換器傳感器輸出的電流信號是接收轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505的轉速信號,而WOODWARD 505發(fā)出指令準確無誤,就排除了轉換器傳感器輸出的電流信號;
(3)調(diào)節(jié)汽閥由調(diào)節(jié)閥、傳動機構、油動機組成,檢修期間,其中調(diào)節(jié)閥并沒有單獨一一拆卸,不存在閥碟與閥座密封有蒸汽泄漏進入的情況,而調(diào)節(jié)閥的閥位行程是按照轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505的指令改變進入汽輪機的蒸汽流量,分析1已經(jīng)排除了轉速控制系統(tǒng)WOODWARD 505的問題,因此調(diào)節(jié)閥故障就也排除。
(4)油動機是通過二次油壓操縱調(diào)節(jié)閥,而二次油壓是由調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)油轉換而來,調(diào)節(jié)油管路上裝設有一個10L的液壓蓄能器,并且潤滑油總管油壓0.401MPa穩(wěn)定,就不存在調(diào)節(jié)油壓力波動的情況。
油動機中的反饋機構中有幾個關鍵零部件,如調(diào)節(jié)螺栓、調(diào)節(jié)螺釘、調(diào)節(jié)螺母,這些零部件的細微動作后,將會導致油動機上的彎角杠桿、反饋杠桿、反饋板等相應的動作,使錯油門的二次油壓與彈簧力達到新的平衡,通過桿端關節(jié)軸承使油動機與調(diào)節(jié)汽閥杠桿相連達到新的平衡,相應汽閥開度加大,進入汽輪機的蒸汽流量增加。
在工藝、機組穩(wěn)定工況下,油動機中與二次油壓作用力與機械反饋中的彈簧力保持平衡,使錯油門的滑閥在平衡力的作用下保持中間位置,將油缸內(nèi)的油路走向隔斷,因此將反饋機構中的活塞穩(wěn)定不動作,調(diào)節(jié)汽閥也就保持一定的開度,如突然打破力的平衡使滑閥上移,相應就會使反饋機構中的活塞下移,導致調(diào)節(jié)汽閥的閥位行程增大,進入汽輪機腔室的蒸汽流量增加,使機組轉速升高。
將油動機上的調(diào)節(jié)螺母進行細微的調(diào)節(jié)、打磨,使錯油門的二次油壓與彈簧力達到新的平衡,通過桿端關節(jié)軸承使油動機與調(diào)節(jié)汽閥杠桿相連達到新的平衡,相應汽閥開度加大,進入汽輪機的蒸汽流量增加,使汽輪機暖機轉速升高,由1000rpm升高至1751rpm。
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[2]丁磊.《12萬噸/年乙苯-苯乙烯裝置操作規(guī)程之尾氣壓縮機機組操作規(guī)程》.2015.12
[3]候志揚.我國苯乙烯產(chǎn)業(yè)分析.化學工業(yè),2010,28(7):26-29.