天津石化乙烯装置裂解气压缩机喘振线验证方案

于楠

摘 要：裂解气压缩机U-GB201是乙烯装置核心设备，采用透平驱动，其防喘振控制原来在DCS中实现，由于DCS系统扫描和执行速度慢，加上控制算法简单，属单参数（最低流量算法）控制方式，因此控制精度低，控制裕度大，机组运行时离喘振区远，耗费大量能量。改造后的ITCC系统采用成熟的模块化控制技术实现了防喘振控制功能，可以最大程度利用蒸汽做功，降低能耗。文章介绍了裂解气压缩机喘振线验证方案原理、风险和相应预防措施进行分析，并作出可实际运作的实施方案。

关键词：喘振线；验证测试；风险；措施

1 喘振线验证试验方案

1.1 试验原则

本次试验对压缩机第一、二、三段分别进行喘振线验证实验。喘振线验证试验在装置停车前进行，测试时间不超过2小时。对每一段分别测试点数3点，根据该机组正常使用的流量和压力速度情况现场确定几个测试点。

在测试过程中依据测试情况决定测试的深度，如果测试到临界喘振点或测试的工作点已到达喘振线还未发生喘振或发现异常及时停止测试，如果发生意外可以紧急停车。

测试结束要及时把为了做测试而做的程序和硬件的改变恢复。

1.2 验证试验前准备

1.2.1 程序修改

每发生1次喘振时，防喘振阀FVXXX开度增加10%。保持现在对防喘振阀电磁阀的强制带电，即让喘振电磁阀不动作。

修改程序中仪表量程，入口压力PIXXX和出口压力PIXXX的量程增加50%。增加喘振测试操作画面。

在测试中用这个画面可以监视每段的运行情况和操作喘振阀。

此过程需要提前作好，并且连接实验系统模拟调试。

1.2.2 现场仪表参数调整

调整一段入口压力PIXXX流量等这些个变送器的阻尼时间，设置到最小。

为了确保流量的准确，检查、排凝一段出口流量FIXXX。

下裝程序，下装完成后检查确认正确。

1.2.3 喘振阀测试

在一定幅度对防喘振阀进行简单测试，以保证定位器和执行机构动作的灵敏程度（不会发生卡涩）满足测试要求。可以先将喘振阀关一定幅度，然后打开观察是否正常。

1.2.4 连接数据采集设备

在交换机的备用网口上连接一台安装Triconex TriLogger Playback 数据采集软件的电脑采集数据作为辅助数据。

1.3 试验过程

（1）控制机组速度到测试速度，将三返一、五返四防喘振控制方式改为手动。（2）用每次关2%的按钮逐渐关小喘振阀，当流量降低，工作点靠近原有喘振线时，改用慢速每次0.5%的按钮缓慢关小喘振阀，直到测试到临界喘振点或测试的工作点到达现有的喘振线时，结束这个点的实验。用每次开2%的按钮打开喘振阀，这个点的实验完成。这期间如果发生喘振，喘振测试仪会输出信号到系统每检测到1次喘振喘振阀输出增加20%。（3）调整机组速度，和2相同的步骤做下一点，直到全部做完5个实验。（4）实验结束防喘振阀打开，拆卸喘振测试仪的接线，恢复连接到原来的连接。恢复调整的压力变送器的阻尼时间，检查确认个点的显示正确，实验结束。（5）装置停工后，删除测试修改的程序。根据测试结果，从新计算喘振线，修改防喘振程序。

2 风险及措施

2.1 喘振不能及时脱离的风险

风险：喘振是涡轮式压缩机在特定的运行条件下会发生的一种特有现象。在机组发生喘振时，由于气流方向的改变，会改变轴向力的方向。如果喘振不被制止，压缩机组的推力轴承，段间密封，轴端密封会在多次喘振周期后可能损坏。制止喘振发生需要尽快降低压缩机出口的阻力（打开防喘振阀）。喘振及其所造成的机械损坏的风险是喘振未被探测出，而没有及时采取措施。

措施：喘振测试是通过人工的手段改变压缩机组的运行条件，将压缩机的运行点逐渐靠近实际喘振点，通过仪器监测和人员监测的方法，及时探测到机组开始进入喘振状态，快速打开防喘振阀。使机组脱离喘振工况。在喘振测试时，由于机组运行的数据（入口流量，入出口压力等）都被测试仪器高速监测，同时也被测试人员实时观测。即使接近或发生喘振情况出现，防喘振阀也能够及时打开，使机组恢复到安全运行的区域，避免连续喘振的发生。

2.2 防喘振阀突然打开引起机组出入/口压力波动风险

风险：在喘振测试时，由于发生喘振时控制动作会将防喘振阀快速打开，压缩机的入/出口压力会产生波动，对下游工艺产生影响。特别是入口压力，可能由于防喘振阀的快速打开而造成入口压力上升。

措施：可能会引起装置的波动，相关人员作好准备。在喘振测试时工艺操作条件已是处于停车前的特殊工况，波动不会造成太大影响。

2.3 机组喘振时或喘振阀突然开大可能引起机组速度变化风险

风险：机组转速升高可能会引起汽轮机振动高，严重会造成联锁机。

措施：在喘振测试时，汽轮机的调速回路仍将在ITCC的自动控制状态下。汽轮机的转速设定在固定在所需的转速上。ITCC调速回路根据此设定点自动跟踪保持转速，即使在防喘振阀打开时（负荷下降），汽轮机也能维持控制在设定转速下运行。测试时如果没有发生喘振不要快速打开喘振阀如果机组停机，按照预先做好的机组停机方案处理。

2.4 控制程序修改后将下装风险

风险：下装程序可能因为逻辑修改错误引起不正常的动作乃至跳车。

措施：提前修改好程序，将没有修改的原程序下装到实验系统，将机组模拟到现场运行条件后，把修改后的程序下装实验系统中确认正确，避免程序修改错误的发生。