离心式压缩机在高原地区的开车条件

赵立民 代军礼

（青海盐湖工业股份有限公司化工分公司)

离心式压缩机在高原地区的开车条件

赵立民*代军礼

（青海盐湖工业股份有限公司化工分公司)

空分装置中的R2K100-4型空压机在出厂时进口导叶机械零位为设定5°，这一设定只适用于平原地区，而在高原地区使用往往会出现压缩机喘振现象。分析了空压机发生喘振故障的原因，并采取了重新设定导叶机械零位的方法解决了问题。

离心式压缩机 进口导叶 喘振 空分装置

青海盐湖工业股份有限公司位于青海省格尔木市，盐湖化工分公司厂区距格尔木市65 km，海拔2680 m左右，当地大气压只有0.072 MPa。厂区处于柴达木盆地中南部，土壤为盐碱土，地下水位较浅，盐渍土中有害毛细水能直接上升引起地基土的侵湿软化和次生盐碱化，对建筑物和设备的地基有不良影响。

1 压缩机组概况及空压机工作原理

该压缩机组采用由陕鼓集团成套提供的型号为R2K100-4离心式压缩机和型号为EZ35-3增压机，原动机为杭汽产的型号为NKS40/56凝汽式汽轮机，采用一拖二模式。该压缩机组为杭氧产的20 000 Nm3/h空分装置提供原料空气。其主要设备如表1所示。

表1 压缩机组主要设备及作用

在汽轮机的驱动下，离心式压缩机的叶轮随轴高速旋转，空气因而获得离心力和速度，被甩到叶轮外的扩压器中，气流的速度能转化为压力能。气流经弯道、回流器进入下一级继续压缩，压缩过程中产生的温升依靠段间冷却来平衡，从而减少压缩功。经过四级压缩三级冷却后，气体在离心式压缩机的出口达到设计压力，然后进入下一工序。

2 空压机初试时的开车条件及开车情况

2.1 原料气空压机的空气流程

空气经自洁式过滤器除去机械杂质、水分、灰尘后，由入口导叶进入空气压缩机。经四级压缩后，气体输出压力为0.55 MPa(A)，流量为10 200 Nm3/h，压缩空气被输入到后续系统。空压机出口管道设有防喘系统，并控制出口压力和流量。防喘系统包括入口导叶、BV4601（设备位号，下同）放空阀和BV4602防喘振阀。

2.2 空压机开车条件和空压机组开车情况

空压机的开车条件如表2所示。

表2 空压机开车条件

在外部条件具备的情况下，2009年12月16日，汽轮机单机试车一次成功，我们分别做了超速试验及惰走时间等项目的试验，汽轮机单机符合开车的要求。接着，对汽轮机底座进行了二次灌浆，并对联轴器的安装进行了对中找正。2010年1月7日，在符合以上试车条件的基础上进行了汽轮机、压缩机联动试车。机组开启后，当空压机转速达到5400 r/min时，机组出现了异响，整个厂房回荡着“咣咣”的响声，但各项指标未出现明显的异常。

2.3 故障原因分析

出现异响后我们第一时间检查了各项参数指标，但均未发现明显异常。在现场用探针听，发觉四级末端响动最大。于是我们马上停机，召开了故障分析会。当时的空压机运行参数如表3所示。

机组出现异响的可能的原因有如下几项：

①联轴器对中不好；②转子不平衡；③叶轮损坏；④轴承不正常；⑤联轴器故障或不平衡；⑥密封环不良；⑦油压油温不正常；⑧油不清洁，油中有污垢，使轴承磨损；⑨喘振；⑩气体管路的应力传递给机壳，引起不对中。

2.4 处理措施

针对以上可能的原因，我们进行了逐条排查。因为是新机器，从监测的振动位移、轴温、瓦温、油压和油温等参数来看，排除了②、③、④、⑥、⑦、⑧项，集中查找①、⑤、⑨、⑩等项。在安装单位配合下，逐项重新复核对中及联轴器的数据，结果均正常。松开了气体管道，使其处于自由状态，也未发现有管道应力。打开了轴承端盖及四级压缩末端，也未发现异常。检查了喘振曲线，也均在设定范围。就在准备再次对机组进行开机试验时，2010年1月26日下午厂房突然出现了 “咣噹”一声巨响，发现厂房地面下沉，造成管道支架悬空，机组的对中产生严重偏离，试车工作暂时停止。

表3 空压机运行参数

经过对管道基础及对中的重新处理，3月1日重新对机组进行试车。在机组转速达到额定转速(6160 r/min)时，异响又开始出现。由于已对可能的原因逐项进行了检查处理，似乎已无原因可分析。第一次在5400 r/min时发出异响，这次又在6160 r/min时发生同样的故障。究竟是什么原因呢？这时我们忽然想到上述机组开车条件是针对内地低海拔设定的，而本公司厂区地处海拔2680 m的高原地区，空气相对稀薄，是不是导叶开度不够，造成气体的流量偏低而引起了机组的喘振呢？我们本着试试看的态度，将开车条件导叶开度由10%调整到 11%，然后按 1%增幅逐渐增加到15%，这时异响终于消失了。机组异响的原因终于找到了，最终将开车条件中导叶的开度设为15%。我们终于按开车指挥部的要求提前完成了试车任务，并于4月1日生产出合格的氧气、氮气产品。目前机组运行已3年了，从未出现故障，创造了高原空分装置运行的一个奇迹。

3 结束语

在高原地区使用平原地区加工制造的大型离心空压机时，因两地大气压的不同，原设计时确定的压缩机参数在高原地区不适应，需要根据使用地的实际气压情况进行调整，才能避免故障，发挥它的最大功效。

Startup Conditions of Centrifugal Compressors in the Plateau Region

Zhao Limin Dai Junli

The mechanical null position of inlet guide vane of R2K100-4 type air compressor is set at 5° when it leaves the factory,which only applies to the plain areas,while in the plateau region,compressor surges often appear.Analyzes the causes of compressor surge and resets the mechanical null position of the guide vane to solve the problem.

Centrifugal compressor;Inlet guide vane;Surge;Air separator

TQ 051.3

2013-03-27）

*赵立民，男，1971年生，工程师。格尔木市，816000。