二氧化碳压缩机组开车程序优化

夏古文

（云南水富云天化有限公司尿素车间，云南水富 657800）

二氧化碳压缩机组开车程序优化

夏古文

（云南水富云天化有限公司尿素车间，云南水富 657800）

通过对压缩机组运行情况的研究分析，总结了不同开车顺序的实际运行效果，并对压缩机开车程序进行了优化，提出了本公司二氧化碳压缩机组相对合理的开车程序。

尿素装置；二氧化碳；压缩机；开车程序

云南水富云天化有限公司尿素装置的二氧化碳压缩机是20世纪70年代从意大利新比隆公司引进的，它属于汽轮机驱动的双转速、双缸离心式压缩机。2003年，本公司对尿素装置进行了增产节能改造，在压缩机入口处也增加了一台增压机。至此，尿素装置的压缩机组由一台电机驱动的增压机和一台汽轮机驱动的压缩机串联构成。改造后，经意大利新比隆公司专家现场指导试车并确定开车步骤，即先启动增压机，待增压机运行正常后再冲转压缩机。但在生产过程中，按确定的程序开车会出现各种各样的问题。本文根据对压缩机组开车过程的研究，分析了压缩机组在开车过程中存在的问题，旨在寻找合理的开车程序。

1 开车程序存在的问题

1.1 冷态开车存在的问题

根据《大型化肥厂汽轮机离心式压缩机组运行规程》中的规定［1］，汽轮机暖管和汽封送气应在盘车器运行的情况下进行。2003年增产改造后，压缩机组不能在盘车状态下暖管和投汽封蒸汽，原因是压缩机的开车是在增压机开车之后。若启动增压机时压缩机处在盘车状态，则会造成压缩机转子被增压机送过来的CO2气流冲转，导致压缩机透平不受控而损坏盘车器齿轮。盘车器一旦损坏，机组的停车安全将会受到严重威胁。在启动增压机前，需将压缩机盘车器停下。增压机运转正常后，压缩机组做开车准备：暖管预热主蒸汽阀室和汽封给蒸汽。此时压缩机转子处于静止状态。而冷态的透平转子在静止状态下引蒸汽和建立汽封蒸汽是有风险的，所以必须要保证透平蒸汽阀和汽封给汽阀关闭。否则，一旦蒸汽漏入，过热蒸汽会使冷态的转子因局部受热而弯曲，从而造成严重的后果。

1.2 热态开车存在的问题

压缩机组停车后，透平转子从365℃冷却到100℃大约需要8 h，在这段时间内重新启动，属于热态开车。透平转子在热态下必须保持电动盘车，一旦静止，势必造成转子受热不均而发生弯曲变形，无法再次开车。但先启动增压机再冲转压缩机的开车方式，使压缩机停止盘车约30 min。为此，冲转后势必因转子变形而加大振动幅度，甚至导致无法继续开车。

2013年7月12日20∶18，本机组高压缸由于有异物进入，导致转子因失衡产生大幅振动而跳车。停车后，电动盘车的振动值不高，确定异物已被吹走，决定热态冲转。按照先启动增压机再冲转压缩机的程序，22∶14启动增压机，23∶08压缩机冲转，转速达到2 652 r／min时，透平前后端振动高报警。分析认为，透平转子在静止状态下受热不均匀，已经发生了局部弯曲变形。由于在21∶48时，停止了电动盘车，并且直到23∶08时才冲转压缩机，因此，透平转子处于静止状态1 h 20 min，进汽侧的温度为365℃，而排汽侧温度仅为50℃，造成转子受热不均匀，所以开车后振动较高。停车均匀冷却后，再次开车正常。说明热态下透平转子静止对机组是很危险的，必须充分盘车均匀冷却。

2 改变压缩机组启动程序

针对按原程序开车存在的问题，分析认为，只要将原操作顺序改为先冲转压缩机，即可解决。因此，经可行性分析后，我公司修订了《日产2300吨尿素装置工艺手册》热态开车的操作顺序。

2013年8月12日22：56，由于公司电网晃电导致供热炉熄火，尿素装置也紧急停车。3.5 h后，供热恢复运行。中压蒸汽供汽正常，压缩机组恢复开车。启用新操作程序先冲转压缩机再启动增压机，于13日02：27冲转压缩机，02：55压缩机过临界转速后启动增压机。除启动增压机时由于送至压缩机CO2量突然增加，导致压缩机转速瞬间下降40 r／min外（属于可控范围），段间压力等工艺参数未变化，开车后运行正常。与以前先启动增压机的开车程序相比较，压缩机各段压力对比见表1、表2所示。

从表1、表2中各个开车阶段的压力差，即低压缸ΔP＝（二段出口压力－二段入口压力）－（一段出口压力－一段入口压力），高压缸ΔP＝（二段出口压力－二段入口压力）－（一段出口压力－一段入口压力），得到表3。

表1 用先冲转压缩机开车程序时压缩机的各段压力Table 1 Segments pressure of the compressor when first starting the driving program of the compressor

表2 用增压机启动后再冲转压缩机开车程序时压缩机的各段压力Table 2 Segments pressure of the compressor when starting the driving program of the compressor after starting the booster

表3 不同状态下冲转压缩机时各压力缸的压差Table 3 Pressure for starting the compressor under different conditions

从表3中看出，不同的开车程序对压缩机冲转过程中形成的高、低压缸各段压差都很小，甚至，使用先冲转压缩机的开车程序比先启动增压机的开车程序的各段压差还要小一些，也就是说，开车过程中转子轴向推力较小，对转子是有利的。从实践中也得到，机组开车过程中推力变化、振动变化均较小。

实践证明，压缩机开车程序使用先冲转压缩机的方法可以实现。使用先冲转压缩机的开车程序，可以实现冷态透平在盘车状态下引蒸汽暖管和投汽封的操作，即可避免透平转子在静止且冷态下蒸汽漏入汽轮机和汽封蒸汽进入使冷态的转子局部受热的风险。在热态下开车，使用先冲转压缩机的开车程序，可实现透平转子停止到冲转都能维持电动盘车，这就避免了热态转子因不能盘车而使转子受热不均的问题。

3 结语

通过热态开车实践，证明尿素装置的二氧化碳压缩机组开车程序由之前的先启动增压机改变为先冲转压缩机更有利于机组的安全运行。

［1］ 大连理工大学.大型化肥厂汽轮机离心式压缩机组运行规程［M］.大连：大连理工大学出版社，1988.

［2］ 金涛，王琴，罗大智，等.日产2300吨尿素装置工艺手册［M］.云南：云南水富云天化有限公司，2013.

Drive Program Optimization on Carbon Dioxide Compressor

XIA Gu－wen

（Yuntianhua Ltd.Yunnan Shuifu Urea Plant，Shuifu 657800，China）

Through analysis on the years operation of the compressor，actual operating results of different drives are summed up，and the program has been optimized to drive the compressor，relatively reasonable driving program is proposed for the company＇s carbon dioxide compressor.

urea plant；carbon dioxide；compressor；driving program

TQ051

A

1004-275X（2014）06-0065-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2014.06.017

收稿：2014-09-02

夏古文（1978－），男，云南楚雄人，主要从事大型化工装置二氧化碳压缩机的运行维护管理。