测试氯压机防喘振曲线以及带量过程总结

郭 雷，梁晨阳

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305）

1 概述

1.1 压缩机喘振及其危害

压缩机运行中一个特殊现象就是喘振。防止喘振是压缩机运行中极其重要的问题。喘振之所以能造成极大的危害，是因为在喘振时气流产生强烈的往复脉冲，来回冲击压缩机转子及其他部件；气流强烈的无规律的震荡引起机组强烈振动，从而造成各种严重后果。喘振会造成转子大轴弯曲；密封损坏，造成严重的漏气，漏油；喘振使轴向推力增大，烧坏止推轴瓦；破坏对中与安装质量，使振动加剧；强烈的振动可造成仪表失灵；严重持久的喘振可使转子与静止部分相撞，主轴和隔板断裂，甚至整个压缩机报废。喘振的出现轻则使压缩机停机，中断生产过程造成经济损失，重则造成压缩机叶片损坏，造成人员伤害。

1.2 喘振的原理及控制

压缩机在运行中，当管路系统阻力升高时，流量将随之减小，有可能降低到允许值以下。防喘振系统的任务就是在流量降到某一安全下限时，自动将回流到进口的旁通阀打开，增大经过氯压机的流量，防止进入喘振区。取流量安全下限作为调节器的规定值。当流量测量值高于规定值时，回流阀关小；当测量值低于规定值时，调节器输出信号，将回流阀开启，使流量增加。压缩机工作效率高，在正常工况条件下运行平稳，压缩气流无脉动，对其所输送介质的压力、流量、温度变化的敏感性相对较大，容易发生喘振造成严重事故。厂家给出的防喘振预度线见图1。根据离心压缩机在不同工况条件下的性能曲线，只要把压缩机的最小流量控制在工作区（控制线内），压缩机即可正常工作。由于低于最小流量即出现喘振，因此需要一个控制系统限制压缩机的流量不会降低到这种工况下的最低允许值，即不会使压缩机进入喘振工况区域内。

图1 防喘振预度线

2 提高单机负载的目的

（1）提高氯压机3C-501B压缩输送能力，达到基本设计条件（出口压力0.171MPa，流量4400Nm3/h）。

（2）验证机组运行在喘振保护系统曲线以内。

（3）平衡3K氯压机机组负荷，满足安全运行的前提下降低电耗。

3 提高负载的过程

氯压机3C-501B依据回流开度调整机组实际输出负载，DCS手动关小回流阀门HIC-301。

（1）逐步关小3C-501B回流开度，配合设置3C-501A-SV值（提高），减少进口氯气压缩机机组带量。每次倒换负荷100 Nm3/h，每次稳定0.5 h（期间负荷调整使用3K机组导叶）。

（2）当 3C-501B 运行至预度线（5%）时，FIC-301自动干预。记录改点各项数据，稳定0.5 h。

（3）解除防喘振保护自动，手动再次关小HIC-301开度。每次关1%，间隔时间15 min，记录数据提量过程核心数据见表1。

（4）为保证3K机组负荷，当3K机组运行流量低于5 800 Nm3/h时，DCS手动开启其防喘振回流阀（PV-2458-1）保证机组进口流量以及压力。

表1 提量过程核心数据

图2 3C-501B提量曲线

（5）试验期间通过3K机组的回流尽量使3C-501B进口压力稳定在8 kPa左右运行。

3C-501B提量曲线见图2。

4 机组喘振的控制方案

厂家计算给定一条机组压力、流量的喘振线。为防止机组进入喘振区，按机组流量计总量程的5%设置预度线，当机组运行点运行至预度线时（FIC—301自动参与调节），限制HIC-301关小。一旦进组运行点进入喘振区域，防喘振控制阀FIC-301开启使机组出口压力、流量的共同作用点在预度线运行。

5 生产中可能造成喘振的事故

（1）当电解槽跳槽，可能导致机组短时间带量下降、出口压力下降。

（2）合成炉联锁停炉，机组出口压力上涨、机组置于曲线以内，机组自动开启回流泄压、前系统压差不稳的造成的停车概率增加。

（3）压缩机机组进口压力偏低、回流阀开度过小。

6 总结

对比上述数据，两阶段实验机组进口压力不同。本次实验期间将3K机组、国产机组进口压力稳定在一定值（4.5 kPa/7.9 kPa）。机组负荷通过倒换计算，达到工艺设计需求。

为保证3K机组最低运行负荷（3 900 Nm3/h），手动开启3K压缩机组的自身喘振回流PV-2458。实验期间3C-501B机组出口压力持续上涨（约6kPa）。与3K机组对比，分析为管道限量导致的压力变化。属于厂家给定范围值以内（171 kPa）。

上述实验带量模式，不利于事故状态的调节，3K机组进口导叶调压能力被限制，国产氯气压缩机进入喘振线的概率大；日常生产过程中不可取。

为降低电耗，（1）将现有3K机组回流逐步关小至1 500 Nm3、验证2台压缩机是否存在抢量情况；（2）将3C-501B负荷倒换1 000 Nm3至3K机组稳定15 min；（3）再次调整3C-501B回流减量约1 000 Nm3，倒换至3K机组；（4）如进口压力满足将3K机组可调回流量（500 Nm3）关闭。最终3K机组带量（5500Nm3有效量），3C-501B有效量2300Nm3。

3K机组总运行电流总体下降3.3 A；3K机组电压：10 000 V；动力电价：0.454元/kW·h；年度工作时间按8 000 h，年效益11.98万元。