尾气透平旋转失速原因及改进措施.pdf

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1、第5期．3一尾气透平旋转失速原因及改进措施钱宇雷，钱枝茂。(1．南京航天航空大学江苏南京2111O6)(2．江阴汉邦石化公司江苏江阴214432)[摘要】尾气透平在启动或停车中存在旋转失速现象，产生异常振动，有时因振动大而联锁停车，甚至造成尾气透平叶片损坏，装置停车。通过改变尾气透平开车程序，避免了此类现象发生。[关键词]尾气透平；旋转失速；整改措施尾气透平在启动或停车中存在旋转失速现干燥后作为风送气体。工艺流程见图1。象，产生异常振动，有时因振动大而联锁停车，甚至造成尾气透平叶片损坏，装置停车，经济损失很大。本文通过改变尾气透平

2、开车程序，避免了此类现象发生。1空压机机组系统介绍1．1空压机机组工艺系统空压机机组是PTA装置的核心，主要作用给氧化反应器提供空气。空气经空压机入口过滤器后，分别经过空压机的一、二、三、四、五级压缩，在压缩过程中空气在级间冷凝。五级压缩后图1尾气系统工艺简图的出口压力为1．73MPa，流量为280t／h，进氧化反1．2尾气透平设备应器进行反应，反应后的气体消耗了绝大部分氧尾气透平与主电机、压缩机、蒸汽透平，串气便产生了尾气，压力为1．1MPa。尾气经过催化联构成PTA装置的关键设各一工艺空气压缩机机燃烧N45o℃，大部分进入尾气

3、透平回收能量(相组。尾气透平设备结构见图2。当于整个装置的正常一小时的用电量)，小部分透平转子工作转速5238rpm，其第一、二、三、临界转速为2346rpm，4356rpm，5560rpm，该转子为挠性转子。透平机转子第一、二、叶轮轮毂比分别为：5．6，4．5，4．3，该透平为大轮毂机型。尾气透平的工况：进气压力1．15MPa，进气温度450℃；出气温度136℃，进气量180t／h，回收功率15MW。1．3尾气透平控制系统尾气透平在该机组中的作用是回收氧化反应尾气中的能量，使其转变为动力。在反应器故障或者负图2尾气透平设备简图作

4、者简介：钱宇雷，男，江苏南京人，南京航天航空大学物理系在读。36一一技术交流石20油12和年化第工15设卷备一荷变化时，其流量或压力发生变化，在装置空压气透平叶片损坏，装置停车。机开车或尾气透平升温升压的过程中，流量或压2尾气透平运行情况力变化较大，此时流量的调节主要靠ZCV-22l22和该装置自2011年1月开车以来，尾气透平共出ZCV_22123来调节，若ZCV-22122和ZCV-22l23逻现16次振动高连锁，具体振动状况见表1。因多辑程序设定不好，易使空压机无法升压和尾气透次发生连锁，给PTA装置生产带来严重影响，经测平

5、升压中振动高，造成空压机跳车，还会造成尾算，经济损失达300万元。表1尾气透平异常振动情况统计2011年1季度2011年2季度2011年3季度要因素＼振动次数联锁次数联锁值振动次数联锁次数联锁值振动次数联锁次数联锁值启动过程进气70—120t／h841256312562125Rn停车过程在62125啪431251x9Om31l25一120t／h合计14610693墨图5旋转失速特征图图4与图5旋转失速特征图相吻合，说明透平在小容积进气量下产生旋转失速，诱发异常振图3尾气透平振动图动，旋转失速造成尾气透平停车，严重的造成尾气透平叶片

6、损坏。3．2振动机理分析当尾气透平在小容积进气流量情况下工作时，气体从第一级喷嘴流出的绝对速度C1很小，一‘1。】；{；{il·由于尾气透平工作转速恒定，则使相对速度W1进{}}{{}入第一级叶轮各叶栅流道的气体进气角B1比该20”{{⋯⋯⋯～一⋯一j一⋯⋯⋯⋯⋯⋯—～⋯一⋯叶栅的安装角1g要大得多，产生很大的负冲角[=!匦[：亘：]臣塑三](O=D1g．p1，

7、角总会存在差异，这样叶轮3尾气透平振动原因分析及解决措施各流道中旋转失速的气团数就有多有少，假设某3．1小容积进口流量对尾气透平振动的影响相邻的3个流道，其中的第二个流道中旋转失速气团数最多，导致该流道有效面积减少，产生堵由表1的统计数据，绘制尾气透平启动与停车塞，则必然使流向该流道的气体折向第一流道和出现异常振动与透平进气量的关系如图4。第三流道。折向第一流道的气体冲在该流道的凹第5期钱宇雷等尾气透平旋转失速原因及改进措施一37．面，抵消一部分旋转失速气团，使其有效面积增加，折向第三流道的气体则冲向流道的凸面，在其凹面产生更多的

8、旋转失速的气团，导致堵塞，这种情况继续发展，就使旋转失速在一级流道内周期性出现，详见图6和图7。由于受透平第一级动叶旋转失速的影响，其第二级喷嘴及叶轮各流道都将产生旋转失速，且较第一级更容易，一旦产生旋转失速，则会迅速扩展到整个流道，即产生突变型旋