压缩机组切换时系统风压大幅度波动分析

胡海风张晓群 龙希 军海涛 何良

（中国石油独山子石化公司)

压缩机组切换时系统风压大幅度波动分析

胡海风*张晓群 龙希 军海涛 何良

（中国石油独山子石化公司)

压缩机组切换时系统工业风和仪表风的压力均出现大幅度波动，从多余气量放空方式、辅助机组匹配、运行机组设备故障等多方面分析了影响因素，并采取了相应的处理措施。

压缩机切换风压空气分析

0 前言

在石油、化工生产装置中多采用离心式压缩机来增压和输送气体。为保证生产的连续性和可靠性，往往采用一开一备两台压缩机，因此压缩机的切换是必不可少的。尽管切换方法很多，但不管哪种切换法都要满足对生产影响小和操作强度低等要求。然而，2011年度我们在切换机组时，多次发现系统风压波动很大。

1 工艺流程与设备

1.1 工艺流程简介

独山子石化公司供气车间空压装置担负公司生产用的工业风、仪表风供风工作。空压装置的工艺流程如下：空气经过空气过滤器后由各种类型压缩机(简称空压机)提高压力，再经过换热器降低温度，同时除去空气中的杂质、灰尘、部分水分，然后送至冷冻干燥机冷冻部分先除去绝大部分水分，再送至微热再生式吸干部分进一步脱除水分，最后分别送至工业风和仪表风储罐中，经过缓冲后储存，储罐中的空气由气动阀门来控制外供量和压力。

仪表风系统工艺流程见图1。

图1 空压装置流程

1.2 设备参数

空压装置现有压缩机4台，其中离心式压缩机2台、螺杆式压缩机2台。离心式压缩机排量为150 Nm3/min，平时一开一备。螺杆式压缩机既作为系统风压波动时辅助供风设备，同时也作为装置开工时离心式压缩机用气的动力源。机组的有关参数如表1所示。

表1 压缩机参数

2 切换要求

（1）在备用机组模拟开机测试完成前严禁开机。现场保持无磁场干扰，以保证机组测试顺利准确。

（2）切换前与设备维修、电厂、供排水、调度等相关单位做好沟通，避免作业程序混乱。

（3）在离心式压缩机组切换操作时外送流量基本维持不变，以使系统压力波动尽可能小，避免干燥系统跳级和厂区用风单位受到影响。

（4）操作尽可能自动化且简单可靠，在紧急情况下不至于产生误操作。不容许超温、超压等恶劣情况出现。

3 存在的问题

空压车间在空压装置（压缩机）切换时出现一些问题，具体如下所述：2011年12月8日由J-101（空压装置流程中设备编号，见图1，下同）空压机切换至J-102空压机；2012年1月11日由J-102切换至J-101。J-105空压机做辅助机组，以避免在切换发生故障时影响系统或出现无压力现象。DCS记录系统风压曲线变化情况，如图2和图3所示。副操到现场将净-3过滤器的原入口阀部分开启，现场手动放空，同时降低工业风的设定压力，以确保切换时不会超压。当J-102加载时，出现工业风和仪表风压力急剧下降，其中工业风压力分别降至0.357 MPa和0.430 MPa，仪表风压力同样也降至0.527 MPa和0.548 MPa。操作人员迅速关小净-3入口阀，从而使压力迅速上升，然后配合总放空阀动作，但风压仍出现不规律的波动，经过长时间磨合才使得切换平稳。切换完毕后，发现J-102入口导叶开度小于35%，设定出口压力为0.75 MPa，入口开度效果不明显，系统压力仍然低于同期运行值。

图2 压缩机切换时工业风压力

图3 压缩机切换时仪表风压力

4 原因分析

4.1 多余气量放空控制不合理

在装置二层平台上手动控制DN200 mm的阀门，作为切换时泄压的控制手段。这一操作不但劳动强度大而且放空量不易控制，往往是主操发现压力波动时才通知现场开或关此阀，所以说此阀对压力操控有滞后性，使得切换时系统压力波动不断。

4.2 压缩机压力设定不合理

J-105空压机具有可变压力设定功能，在供风时设定出口压力为0.65 MPa。当时（2012年1月11日）在切换后的短期内发现J-101的入口导叶开度不正常，于是不断地提高J-101机组的设定压力，从0.70 MPa提高到0.78 MPa，机组的出口压力也相应由0.62 MPa提高到0.66 MPa。这就超过了J-105的设定，结果导致自动卸载，操作室J-105停车指示灯闪红，系统压力出现短暂下降。刚开始时是系统压力略高于压缩机排气压力，所以压缩机的入口导叶开度较小，随着设定压力的增加最终使得J-101入口开度增加，但给J-105造成卸载。这些情况表明，离心式压缩机的压力设定不合理。

4.3 锥形过滤器的影响

J-102于2007年引进并投入使用，当初在空气过滤器后和膨胀节之间的入口管线上加装锥形过滤器是为了避免机械杂质混入对压缩机叶片造成损坏。但试机结束后该过滤器没有拆卸，当开启J-102时（2011年12月8日），发现J-102入口导叶开度维持在23%左右，可能的原因是入口堵塞，于是不执行切换操作。停机后现场拆卸发现锥形过滤器内有杂质但不是很多。询问厂家和查看原始资料发现，锥形过滤器长期投用对生产有影响，不宜长期使用，因此建议试机结束后拆除。实际生产中发现，该过滤器对压缩前真空度影响较大。

4.4 空压机出口单向阀动作卡涩

虽然锥形过滤器影响并不大，但J-102空压机的三级排气压力却很高，达到0.67 MPa，可能的原因是三级压缩后的水冷器空气侧堵塞或气液分离器堵塞。在气液分离器部位安装压力表测得压力为0.65 MPa，因此基本上排除水冷器和气液分离器的原因。然后从单向阀后测得压力为0.56 MPa。现场拆检发现，单向阀卡涩严重，在大作用力下只动作70%，所以基本判定是单向阀发生故障。

5 处理措施

通过排查原因，车间更换了J-102空压机的单向阀，拆除了J-102入口的锥形过滤器。同时将切换时的放空控制点改由总放空启动阀门来控制，大大减少了操作人员的工作量。在切换大机组时，使用固定排出压力的J-106空压机，而对于J-105改为系统压力低时运行。

通过上述改进，车间于2012年1月13日再次进行大机组切换，从切换的过程来看，切换时间明显减少，操作人员的劳动强度相应得到降低。放空由现场手动调节改为DCS操作，阀门启闭的精确度明显提高，系统工业风压力最低点为0.524 MPa，仪表风压力最低点为0.559 MPa，且运行比较平稳。运行的具体情况如图2和图3所示。

6 结束语

大机组切换直接关系到公司各用风单位的安全生产。通过对出现问题的排查和解决，有力地保障了机组的平稳运行和供风的平稳。当然还有许多问题没有认识到位，应在后期的生产和管理中逐步排查和处理。

[1] 朱江.多级往复压缩机切换方法及应注意的问题[J].压缩机技术，1999（3）：15-18.

[2] 胡移风.仪表风机组常见故障及处理[J].石油和化工设备，2007（4）：62-65.

Analysis on System Air Pressure Substantial Fluctuation during Compressor Switching

Hu Haifeng Zhang Xiaoqun Long Xijun Hai Tao He Liang

Air pressure substantial fluctuations of system and instrument appeared during compressor unit switching.The influence factors such as discharge mode of residual air,auxiliary unit matching,faults of running unit equipments and so on were analyzed,and corresponding measures were taken.

Compressor;Switching;Air pressure;Air；Analysis

TQ 051.21

*胡海风，男，1983年生，助理工程师。独山子市，833600。

2012-02-20）