SVK型压缩机运行点偏离问题案例分析

王利勇 田帅 赵铮 薛吉

摘  要：某公司采购的SVK型机组，在负荷投产过程中发现运行点距离防喘振线较近，并且发生了两次机组卸载情况，由于该机组在工艺流程中占有重要地位，机组频繁卸载对工艺流程影响十分巨大，直接可造成严重的经济损失。该文参考机组卸载时的运行数据并结合理论，针对上述问题进行探讨，分析问题原因，研究解决方案，验证解决效果，最终形成一套完整的案例分析，给后续该型机组再发生此类问题提供参考方案，尽量减少并杜绝此类问题的再次发生。

关键词：防喘振  导叶  型环  性能

中图分类号：TS23           文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）07（c）-0086-03

Operation Point Offset Analysis For SVK Type Compressor

WANG Liyong  TIAN Shuai  ZHAO Zheng  XUE Ji

（Shenyang Blower Works Group Corporation， Shenyang， Liaoning Province， 110869 China）

Abstract： The SVK type unit purchased by a company was found to run close to the anti-surge line during the load production process， and two unit unloading situations occurred. As the unit occupies an important position in the process flow， frequent unloading of the unit has a huge impact on the process flow， which can directly cause serious economic losses. This paper reference during unloading operation data and combining with theory， aiming at the above problems were discussed. This paper analyzes the reasons for problems， research solutions， solve effects， ultimately forming a complete set of case analysis， to the follow-up of the aircrew to happen such problem to provide the reference solution， try to reduce and prevent such problems from happening again.

Key Words： Anti-surge; Guide vane; Shape ring; Performance

1  问题描述

机组开始负荷运行至今，运行点至防喘振线逐渐接近，并且空压机发生两次运行点超越防喘振线导致机组开阀卸载的情况，严重影响装置投产。初步怀疑机组性能存在偏差，并且机组的防喘振线设置不适应夏日温度较高、湿度较大时的大气工况（空压机入口）。

2  排查方向

通过运行数据可以得知，机组的入口流量偏小，需要检查实际显示情况与现场入口导叶开度情况是否相同。流量计测量是否正确，是否有堵塞泄漏等引起差压变小，流量显示变低的情况。检查机组的型环间隙，特别是机组在现场检修期间测量的间隙值。由于机组为空压机，如果发生漏气主要发生在轴端密封位置，因此需要检查轴端密封是否磨损。检查控制系统编程、组态是否存在问题，防喘振裕度是否过大。对比历史运行数据，对机组进行性能考核。

3  原因分析

3.1 理论核算

根据机组运行参数对空压机实际的运行点进行核算，计算后的运行点与实际显示的运行点都靠近防喘振线，偏差不大，与设计流量126940Nm3/h相差较多。对进口导叶进行过静态校验，实验过程中导叶没有卡涩或开度不到位的情况[1]。

3.2 核算理论流量值

根据实际运行参数，核算流量计测得的流量数值没有问题，与控制系统显示画面基本一致，同时画面显示的机组出口流量与用户流程里的质量流量基本可以对应。

3.3 排查型环间隙

机组启机前，检查型环间隙发现存在偏大的情况，型环与转子有过剐蹭。通过对比机组设计值可以发现机组的三机、四级型环间隙大于设计值，因型环间隙大将会导致机组进气量偏低。

3.4 排查轴端密封

压缩机轴端密封在机组启机前进行过更换，且现场并无泄漏点，用户对机壳和箱体分别进行了红外温度測量，温度并没有很高，也可以判断机组轴端密封不会存在泄漏量过大。

3.5 排查控制系统

控制系统按照设计要求进行组态、编程，复查不存在问题。其中防喘振曲线进行实测修正，防喘振裕度由原来的0.18扩大到0.38。目前使用的防喘振裕度值是0.38，针对现在小流量的情况，更改防喘振线也是需要将防喘振线再次增加裕度，向右移动，才能保证机组的稳定运行。

3.6 性能实测考核

（1）整机。对压缩机性能参数进行测量记录，便于对机组进行评价。将出口压力和流量达到设计点数据，大气压力：99.9kPa，环境温度：33.1℃，相对湿度：92.8%，角度再开大，参数几乎没变。

（2）单段。1段，流量小17.3%，温升高，效率低，功率低10.85%，运行点落在小流量区域（见表1）。2段，流量小15.6%，温升高，效率低，功率低6.43%，运行点落在小流量区域（见表2）。3段，流量小12%，温升高，效率低，功率低7.3%，运行点落在小流量区域（见表3）。4段，流量小7.7%，温升高，效率低，功率低7.98%，运行点落在小流量区域（见表4）。

由于在进口温度（29℃）偏低情况下，流量、出口压力未达到设计值，且进口导叶已开67.7%（导叶再开大，流量无明显变化），如果进口温度达到设计温度40℃，预计流量会偏小3%左右。在现场实测条件下，压比低，效率低，轴功率为15952kW，比设计轴功率（16490kW）低3.3%。综合以上检查、测试数据来看，压缩机型环间隙偏大影响机组的入口气量及机组功率。由于在同等条件下，入口温度低时的流量比温度高时候要大一些，所以以同样的运行条件使用机组，在夏季大气温度偏高的情况下，机组容易发生运行点进入防喘振区，造成机组卸载[2-4]。

4  改进方案

（1）在机组运行情况下的调整方案。通过提升转速增大流量，使现在机组的运行点远离防喘振线的方案可行。考虑到膨胀机与汽轮机的运行，原压缩机额定转速为4285r/min，再升高的转速不应超过原额定转速的2%，即不超过4370r/min，没有超出汽轮机的跳闸转速，按照理论计算流量应该有10%左右的增加，在提升转速过程中，需要采用阶段性升速，注意观察压缩机、汽轮机主要监测仪表。

（2）检修方案。机组停车后对汽轮机进行检查，找到汽轮机输出功率下降的原因并处理。對机组型环间隙、密封间隙进行检查并调整至设计值。通过检修可以使压缩机做功能力增加，使机组运行后的总输出功率得到增加。检修机组各部间隙。型环间隙可以通过刷镀涂层或者增减调整垫片的方式进行处理。

5  改进效果

机组通过提升转速的方法进行了实验，流量有所提升，目前机组的运行点仍接近防喘振线，但可以保证稳定投产。待计划停机时按照既定计划进行检修。

6  结语

对于SVK装置的空压机组，能够通过提升转速来提高流量，进而使运行点远离防喘振线，能够保证用户投产。

参考文献

[1] 李毅，王红一，任岱旭，等.基于改进相空间重构的压缩机运行状态预测[J].机械设计，2020，37（5）：84-90.

[2] 余健亭，李泽宇，陈尔健.太阳能吸收-过冷压缩复合式制冷系统运行特性实验研究[J].工程热物理学报，2020，41（5）：1059-1064.

[3] 樊旭然. 基于卷积神经网络的压缩机缺陷检测方法的研究[D].广州大学，2019.

[4] 李红颖.压缩机运行状态监测系统研究[D].天津工业大学，2019.

[5] 苗润泽.活塞压缩机检修中常见故障及处理措施[J].科技资讯，2018，16（34）：116-117.

[6] 黄世凯，安智伟，孙强，等.往复式活塞氮氢气压缩机故障及排除[J].科技资讯，2015，13（7）：31.