循环氢压缩机防喘振系统改造

张瑞 牛哲

摘 要：压缩机的喘振控制是保障压缩机运行的关键，喘振曲线的准确度直接关系到压缩机设备的安全。

关键词：压缩机、防喘振系统

引言

随着国家第五阶段机动车污染物排放标准，即“国五标准”的实施，各炼油厂都需要升级柴油加氢精制-改质-降凝装置的生产工艺。循环氢压缩机作为柴油加氢装置重要设备，其入口工艺参数的变化必然会造成压缩机防喘振系统按原工艺参数计算的控制参数准确性受到影响。循环氢压缩机防喘振阀门在新工艺参数下的开度都很大，又造成压缩机部分气流在打循环，浪费了很多能源。因此对新工艺下的循环氢压缩机防喘振系统的升级改造既能准确保护压缩机运行又能节能降耗。本文以某炼油厂柴油加氢装置循环氢压缩机为例，介绍压缩机防喘振系统的改造。

1循环氢压缩机工艺参数对比

由于炼油厂生产工艺的改变，循环氢压缩机入口条件也发生变化，具体参数见表1。

由于循环氢压缩机入口参数的变化，对压缩机防喘振系统主要造成以下影响：

①流量测量装置需根据工艺参数重新标定。

②循环氢压缩机喘振曲线需要根据工艺参数重新测试。

2 循环氢压缩机流量测量装置的标定

循环氢压缩机防喘振系统改造本着节能降耗，以最小的改动满足炼油厂安全生产为目标进行。首先要对循环氢压缩机流量测量装置进行标定，计算该流量装置和配套的差压变送器是否满足新工艺参数的要求。该循环氢压缩机流量测量装置选用的是标准角接取压孔板流量计，其参数见表2。

根据孔板设计手册，流量的计算公式为：

式中：qm 为质量流量

C 为流出系数

ε 为膨胀系数

D为管道内径

d为开孔直径

β 为开孔直径比，即d/D

△P 为流量差压

ρ1 为上游密度

按照循环氢压缩机新工艺的入口参数核算的流量装置参数如表3。

根据压缩机流体力学知识，在压缩机及管路固定的情况下，则压缩机的流量曲线基本固定，且新标定后的孔板刻度流量大于原设计刻度流量，故重新标定后的流量装置依然能满足循环氢压缩机新工艺的要求。

该流量测量装置按新工艺参数修正后的流量计算公式简化为：

为循环氢压缩机入口容积流量

为循环氢压缩机入口流量差压

T1 为循环氢压缩机入口温度

P1 为循环氢压缩机入口压力

Pa 为循环氢压缩机入口大气压力

3 压缩机喘振曲线的测定

循环氢压缩机因新工艺参数与原设计参数偏差较大，造成防喘振阀门开度在30%左右，浪费了很多功耗。根据GB/T 25630-2010规范要求，通过缓慢关闭循环氢压缩机防喘振阀门和后续流程阀门开度来提高循环氢压缩机出口管网阻力（图1），直至循环氢压缩机的实际工作点进入压缩机的喘振区域，压缩机真实发生喘振现象。通过查看压缩机控制系统的历史数据，记录喘振发生时循环氢压缩机的各项参数，并按测试规范要求换算到新工艺入口参数下得到新的循环氢压缩机喘振曲线。根据新喘振曲线考虑10%的安全裕度设置防喘振线。

压缩机喘振的判断依据：

①压缩机入口和出口有异常低频脉动声音；

②观察到压缩机入口压力值出现明显波动；

③观察压缩机出口压力值，当第一次监测到压力显示有降低时，认为机组即将发生喘振；

④观察机组振动检测界面，如果振幅信号有微小的突变表示机组可能开始喘振；

当上述①②③④中任意一条显示出压缩机将发生喘振时，迅速打开防喘振阀来保护压缩机的安全。

4压缩机防喘振系统的改造

循环氢压缩机实时工作点按修正后的流量计算公式计算，喘振曲线按重新测定的压缩机真实喘振曲线坐标，更新防喘振系统中的控制參数。新喘振曲线与原喘振曲线对比见图2。

图2中，防喘振控制界面的横坐标选用流量的无量纲参数可以根据循环氢压缩机入口条件进行实时流量修正；纵坐标选用循环氢压缩机压比值，可以根据循环氢压缩机入口条件进行实时压力修正，确保循环氢压缩机防喘振系统能实时有效的保护压缩机安全稳定运行

6结语

该循环氢压缩机防喘振系统改造后，防喘振曲线更准确，能更好的保护循环氢压缩机安全稳定的运行。

循环氢压缩机实时工作点根据重新标定的流量公式计算，能更准确的计算实时工作点和喘振曲线的安全裕度。修改后的防喘振线相比于原防喘振线偏向小流量方向移动 15%左右，使得压缩机防喘振阀门由30%开度可以全关，压缩机的整机功率比防喘振系统改造前节约了约13%的功耗，汽轮机每小时可节约3吨蒸汽，每年可为炼油厂节约成本300多万元。

参考文献：

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[3]徐忠，离心式压缩机原理[M]，西安：西安交通大学出版社，1990

[4]李怀庆，邓建平，周向民.氧化氮压缩机喘振试验及防喘振参数设定[J].风机技术，2011（5）：69-71.

[5]徐枫，李国权，毕波.丙烯压缩机防喘振系统的设计[J].风机技术，2004（05）：46-48.