丙烯压缩机性能不达标问题案例分析

田帅　王利勇　薛吉

摘   要：某项目在操作压缩机组至额定工况的过程中，发现由于压缩机的转速限制，压缩机仅能在正常工况下运行，机组无法提升到额定工况。由于机组性能不达标，无法满足工艺系统的要求，因此不得不对机组的性能做整体的分析及研究，找出问题的原因，寻求最佳解决方案。本文结合压缩机和驱动机的运行和设计参数，对整套机组进行了全面的分析及阐述，最终得出了处理方案。

关键词：性能不达标  转速无法提升  丙烯压缩机

中图分类号：TQ05                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）03（c）-0067-02

机组设计参数：本机组背压式汽轮机驱动，压缩机一段2级，级间抽气。设计工况，转速8505rpm，一段进口气量215185Nm3/h，进口压力0.655MPa（G），进口温度10℃，介质气丙烯，分子量42.07;抽气压力1.275MPa（G），抽气温度42.6℃;出口压力1.682 MPa（G），出口温度57.9℃，出口流量33700Nm3/h，功率5430kW。汽輪机蒸汽进气压力约3.8MPa（G），进汽温度430+15-15℃，额定转速8877rpm，排气压力约1.1MPa（G）。

1  问题描述

压缩机接近设计正常工况负荷运行，此时汽轮机主气阀门全开，无法提升压缩机负荷至额定工况。数据：转速8032rpm，一段进气量217425Nm3/h，进口压力0.679MPa（G），进口温度10.4℃，分子量42.07;抽气压力1.238MPa（G），抽气温度41.9℃;出口压力1.52 MPa（G），出口温度53.1℃，出口流量32963Nm3/h。

2  排查方向

排查压缩机及汽轮机设计选型及实际运行气动、效率情况;其次排查工艺流程、管线及运行情况，目的解决汽轮机转速无法提升问题。

（1）工艺管线上各压力、温度、流量计是否存在问题，控制画面显示值是否存在问题。（2）压缩机设计选型是否存在问题。（3）核算压缩机气动性能、功率。（4）排查工艺管路是否存在泄漏问题。（5）排查蒸汽品质是否达标。（6）排查汽轮机设计选型是否存在问题。

3  原因分析

（1）排查工艺管线及蒸汽管线各压力、温度、流量计等仪表不存在问题，安装位置符合要求，仪表无漏点。控制系统按照要求组态、编程，没有发现问题。根据运行显示的压力、压差、温度等数据核算流量值与控制画面显示基本一致。

（2）压缩机设计选型上不存在问题，叶轮选型及设计结构合理，满足设计规范及使用要求。查询同型号压缩机应用业绩较广，没有发生同类事件。

（3）选取三个不同运行工况分别进行核算对比（见表1、表2、表3）。计算值各段入口条件与运行值一致、分子量与设计值一致。在保持一段入口参数、机组转速与运行一致的前提下，计算压缩机1、2段出口压力和温度是与运行值非常接近的。实际运行各段出口温度稍微比计算值略高，推断为由于机组内部循环泄露的微量影响，对机组性能的影响是可以忽略的。工况 1 运行画面中 2 返 1 防喘振阀门（FV12039）开度为 5%。由于防喘振阀门有微量开度，会导致压缩机出口背压降低，有泄压效果，故实际的压缩机 2 段出口压力要比显示值略高。针对以上 3 种工况进行核算后，压缩机实际运行与核算结果非常吻合，不存在压缩机有性能偏差问题。因汽轮机转速无法提升转速，所以导致压缩机的入口流量、压比达不到额定工况。怀疑：蒸汽品质是否达标、蒸汽管道是否存在节流、汽轮机设计结构。

①通过各段显示的压力、差压值可以看出气管路不存在泄露或堵塞现象。

②排查蒸汽条件，根据画面显示参数仍在要求范围;汽轮机叶轮是否发生结垢问题，导致耗汽量大、效率低，需要全开主汽阀门才能保持目前设计正常工况，只能计划停机拆检汽轮机验证。

③核查汽轮机设计结构合理，复查前期提交汽轮机的设计参数，与当初汽轮机设计提供的数据偏差不大。但实际汽轮机运行功率比压缩机实际运行功率大1000kW，而转速达不到额定转速，理论上无法解释。建议排查蒸汽品质、计划停机时拆检汽轮机。

4  改进方案

计划停机时拆检汽轮机确认叶轮是否结垢，并检查蒸汽管道是否发生节流现象。鉴于压缩机及汽轮机均进行了理论及实际核算，均没有发现问题;如有条件可进行第三方检测确认问题根本原因。

5  改进效果

经确认蒸汽品质不存在问题，蒸汽压力及温度在设计要求范围。同时对蒸汽管道进行核算及实际确认，没有发生节流现象，可以保证蒸汽流量的准确。现场停机拆检发现汽轮机叶轮没有大面积结构问题，且重新清洗、复查后再次启机，汽轮机转速仍无法达标。综上所述，剩下的疑点存在：汽轮机设计选型存在问题，目前的汽轮机无法满足实际的使用需求。按计划进行第三方检测，根据检测结果进行相关整改工作。

6  结语

压缩机负荷无法提升至额定工况，根本原因为汽轮机转速无法提升。而汽轮机转速无法提升需要综合性分析，涉及方面广、专业性强，首先排查仪表显示是否存在问题，汽轮机及压缩机均需要进行气动、能耗、效率核算，如果必要需要第三方进行检测验证。

参考文献

[1] API617-炼油.化工及天然气工业用离心压缩机[Z].

[2] API612-石油.石油化学和天然气工业专用汽轮机设备[Z].

[3] JB3165-1999.离心和轴流式鼓风机和压缩机热力性能试验[Z].