压缩机喘振放空阀全开原因分析及解决措施

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1、中国石油塔里木石化分公司有年产45×104t合成氨，80×104t尿素项目。该项目合成氨装置的工艺空气压缩机选用德国AtlasCopco公司生产的多轴离心式空气压缩机，其驱动设备为杭汽生产的中压注汽冷凝式汽轮机。该项目于2010年5月投入正常生产，2011年12月28日，在装置开车的过程中，多轴离心式空气压缩机喘振放空阀三次突然全开，使二段炉断空气，造成除一段炉及脱碳装置以外其它所有装置停车。对此，中国石油塔里木石化分公司成立了调查组，对该事故进行了调查和分析，找出了其影响因素，提出了解决措施。   1多轴离心式空气压缩机简

2、述   1.1工艺描述   中国石油塔里木石化分公司多轴离心式空气压缩机由中压注汽冷凝式汽轮机驱动，用于化肥合成氨装置，为二段炉提供燃烧转换空气。压缩机带增速齿轮箱，在增速齿轮箱和汽轮机之间安装了中间齿轮箱，来降低压缩机齿轮箱的输入转速。压缩机分为两段，一段由四级压缩组成，二段由两级压缩组成。一段各级出口分别安装了水冷器，正常运行时，空气经过过滤器到压缩机的一段被压缩到1.42MPa（a），然后经过一段水冷器被冷却到34.5°C，其中一部分空气被抽出作为仪表空气和尿素防腐空气之用，另一部分进入压缩机二段，被压缩至3.82MP

3、a（a），进入二段炉。压缩机状态监测见图1。图1压缩机状态监测    1.2压缩机控制描述   在运行时，压缩机一、二段入口导叶（IGV）用于控制压缩机的流量及压力，如增加压缩机的流量及出口压力时需增大导叶开度，反之减小。若叶轮内的流量停滞，发生喘振，则会对压缩机机械部件造成很大应力，故要求压缩机实际流量必须大于最小容积流量。运行中，压缩机进入最小流量前喘振放空阀会自动打开，为确保压缩机远离喘振线而安全运行，在分散控制系统（DCS）中安装了防喘振控制系统，由其控制防喘振放空阀的启、闭，以避免压缩机发生喘振。   为确保压缩机

4、稳定操作，多轴式压缩机配备了一、二段防喘振放空阀，由喘振控制器自动控制防喘振放空阀。稳定和不稳定运行的分界线称作喘振线，其取决于多种因素，如温度、压力等。对喘振线留有一定的安全余量，这条安全线称为放空线，它与喘振线平行，其安全余量是设计流量的8%，从而确保了压缩机的稳定、安全运行，见图2。 图2压缩机喘振控制线       防喘振放空阀和入口导叶控制压缩机流量。压缩机一段额定流量的30%由一段导叶调节控制，即通过导叶调节可使压缩机额定流量从100%减少到70%，如果流量需进一步减小，只能依靠调节一段喘振放空阀的开度来实现。当

5、压缩机流量＞70%时，喘振放空阀将自动完全关闭，当一段喘振放空阀关闭后，一段导叶将开始从最小操作位置打开。   压缩机二段额定流量的38%由二段导叶调节控制，即通过导叶调整可使额定流量从100%减少到62%，如果流量需进一步减小，只能依靠调节二段喘振放空阀的开度来实现，当压缩机的流量＞62%时，喘振放空阀将自动完全关闭，当二段喘振放空阀关闭后，二段导叶将开始从最小操作位置打开。   压缩机的流量是通过导叶调节来实现的，即一级入口导叶控制压缩机一段流量，五级入口导叶控制压缩机二段流量。       实际运行中，为防止压缩机喘振

6、，同时在极端条件下能迅速全开喘振放空阀，压缩机喘振控制器要求设置在自动模式，根据AtlasCopco公司提供的压缩机使用手册可知，一段喘振流量设定值为3450m3/h，二段喘振流量设定值为1750m3/h，当压缩机流量大于喘振流量设定值时，喘振放空阀自动关闭，当小于喘振流量设定值时，喘振放空阀自动开启。   对于压缩机的一、二段出口压力，设置了安全控制器，它的作用是避免压缩机一、二段出口压力大于最大允许值，它由可编程逻辑控制器（PLC）进行控制，运行时应设置为自动模式。在极端操作条件下，即当一段出口压力＞1.5MPa或二段出

7、口压力＞4.2MPa时，一、二段喘振放空阀会瞬间全开，反之关闭。   当汽轮机转速升至最小转速＞5743r/m时，在全自动模式下，可对压缩机进行加载，在操作画面上逐步增加一、二段出口压力的设定值，这时，喘振放空阀会先逐渐关闭，当全关后，入口导叶才逐步打开，完成加载。需卸载时，减小一、二段出口压力的设定值，这时导叶开始逐步关闭，当完全关闭后，喘振放空阀才开始逐步打开，完成卸载。   当汽轮机的转速＜5743r/m时，电磁阀失电，一、二段喘振放空阀瞬间全开，导叶瞬间全关。   2喘振放空阀突然全开因素及对策   通过以上分析可知

8、，运行中造成压缩机一、二段喘振放空阀瞬间全开的因素有两个：一段出口压力＞1.5MPa或二段出口压力＞4.2MPa；汽轮机的转速＜5743r/m。   在合成氨装置开车过程中，2011年12月28日多轴离心式空气压缩机一天内出现了三次喘振放空阀突然打开，二段炉断空气，造成除一段炉及脱碳装置以