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时间:2020-03-27
《大型增压机组的喘振分析与对策.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、、伽石油/化I通用机械IGMinPetro&um&chemicnllndustrv【摘要】简要介绍了增压机组在试车及运行期间发生的喘振事件,并就喘振的成因及解决方法进行了分析和阐述。I关键词】喘振振动成因控制一.前言为年产50万t甲醇的煤化工企业,配套53000m3m空分装置,采用德国曼透平公司生产的增压机组。机组共有五级压缩,其中三级出口的2.7MPa空气送往膨胀机,五级出口的7.0MPa空气送往冷箱系统,如图l所示。图1增压机组在机组的试车及正常生产中,曾出现过多次喘振事件。在此对喘振的成因进行剖析,并对解决的思路和方法逐一阐述,以期提升对于离心
2、机组喘振的认知能力,并做好机组的防喘振控制。=.喘振机理对于大多数离心式压缩机来讲,其性能曲线是一条中间有最高点的驼峰状曲线。曲线中最高点右侧为机组的稳定工作区,而左侧为机组的不稳定工作(喘振)区。此外工作点还要受到最大和最小转速、最大极限流量、最大系统压力等条件限制,所以工作点只能在图2所示的区域内移动。离心压缩机的流道是根据其流量设计的,通常叶片的入口角设计成与气流的入口角相同,保证气流沿着流道平滑流动,充满整个流道,再连续地从扩压器排出,基本不出现气体脱离现象,冲击损失很小,气量大干设计气量时,情况也基本与上述相同。叶片入口角如图3所示。44:
3、黑嬲‰嬲o图2压缩机稳定运行的性能曲线图当气量小于设计气量时,由于气体的径向分速减小,使气体从叶片背面冲入扩压器,叶片凹面气体脱离而形成涡流区,并随着流量的减小而扩大。当涡流区扩大到整个叶片流道时,气流受到阻塞而使机组出口压力下降,管网中的气体就会倒流向压缩机,直到管网压力低于机组出口压力。这时机组又开始向管网中送气体,使管网中的气体压力再次升高,流量再次减少而到最小,管网中的气体再次倒流。如此周而复始,就形成了喘振,同时伴随着巨大的振动和噪声。压缩机在喘振条件下运行危害极大。喘振引发的过大的轴振动,轴位移,造成轴承、密封、叶轮和转子的损坏;在气体倒
4、流的期间,输入机组的能量几乎完全转化为热能,极限情况下可以造成上千度的温升,会使叶片因受热而变形,熔化,即使没有明显的危险发生,机组工作寿命和效率也已经降低。Q最高压淫踅≮》湖\乏;萝围3不同叶片入口角度示意图三,喘振的成因发生喘振的根本原因就是低流量,造成气体在叶片内的径向速度不足,其形成因素主要有以下几方面。1.前工序气体流量减少当入口流量低于规定值时,就会导致喘振发生。中石油前郭石化公司的MB—CH压缩机运行中,曾发生由于油气分离罐泡沫网脱离,并被吸入压缩机入口管,形成节流使压缩机进口流量低导致喘振。2.转速影响当转速升高时,压缩机传给气体的能
5、量越大,气体的压力也越大,使性能曲线上移,反之性能曲线下移。汽轮机由于蒸汽压力或温度低,机组出现满负荷时,转速会快速下降导致性能曲线下移,如图4所示,转速从n。降至怕,时,工作点从4转移至怛‘,就会引发喘振。pDQ图4转速影响下的性能曲线图中石油前郭石化公司曾发生因为蒸汽量不足,压力降至0.7MPa,机组转速降至设定值的80%~90%,导致机组发生喘振。3.进气状态影响由于叶轮的高速旋转,使气体得到离心力而增加了能量,重度大的气体由于离心力大,压力增加值也大,压缩机的性能曲线随之上移,反之性能曲线下移。当进气温度升高,进气压力降低,气体相对分子质量变
6、小时,会造成气体重度降低使性能曲线下移,就容易引发喘振。如图5所示,当气体重度下降时,性能曲线由L转移至忆’,工作点A沿着管网曲线滑动到A’,从而引发喘振。1998年7月,大庆石化公司炼油厂由于铂重整装置来料组分波动,气体相对分子质量降低,致使压缩机脱离原设计曲线,引起了喘振;中原石化的C602B压缩机由于段间冷却器冷却不良,造成二、三级进口温度超高,使两级叶片的特性曲线下移而发生了喘振。石油/化I通用机械GM、GM谴Parekum&Chemical1.dusto'I图5在进气状态影响下的性能曲线4.管网特性影响当出口阀门关小,后工序压力提高时,会造
7、成管网特性曲线上移,此时压缩机流量下降并使机组发生喘振。如图6所示,当管网曲线由L。转移到L:时,机组工作点由A滑动舭’,就引发了喘振。图6管网特性曲线图1993年6)1,大庆石化分公司炼油厂29M一10I压缩机运行中,由于原料中携带的硫、氯等离子腐蚀设备及管线,大量腐蚀物堆积在设备及管线内壁使其堵塞,管路性能曲线上移,造成了压缩机发生喘振。5.入口导叶影响入口导叶转向与叶轮旋转方向一致时为正旋绕,反之为负旋绕。当导叶为正旋绕时,使性能曲线下移,当需要降低压力和流量时采用正旋绕,对应于减小入口导叶的开度。而负旋绕则可以使性能曲线上移,压力和流量都会增
8、加,对应于入口导叶开度的增加。压力一第2罴ww叠w甩.tyj_x.n_eti2010年wwwnet45第2期
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