GB201裂解气压缩机反转的原因分析及处理

任磊

1、前言

GB201裂解气压缩机为公司级特护机组，是乙烯车间的核心设备，为裂解气的分离提供相应的压力，满足生产的需要，所以压缩机运行的好坏直接影响着装置的平稳运行，影响着产品质量，影响着装置的能耗。4月12日压缩机组联锁停车，通过对S8000在线监测系统和DOC历史记录分析，找出机组停车时产生反转的原因，并提出了处理方法。

2、问题及原因分析：

2.1设备概述

2.1.1压缩机工作原理：

GB201压缩机为离心式压缩机，是利用旋转叶轮实现能量转换，叶轮随轴高速旋转，在叶片的推动下，气体在叶轮中受旋转离心力和扩压流动的作用，从叶轮出来后，气体的压力和速度提高，然后利用扩压器使气流减速，将动能转变为势能，气体的压力提高。这时叶轮中心形成一个稀薄的空间，入口管路中气体又被吸入叶轮不断旋转，在离心力作用下，连续不断的吸入甩出气体，这样形成离心压缩机连续的工作。

2.1.2主要参数：

GB-201机组为蒸汽透平驱动离心压缩机组。透平制造商为：德国西门子；压缩机制造商为：上海鼓风机厂有限责任公司（技术：Hitachi，Ltd Tokyo Japan）。

E-GBT201

型式：EM-GBT201为抽气凝液式 规格型号：EHNK32/37-3

额定功率：10750Kw 额定转速：6100rpm

最大连续转速：6405 rpm 脱口转速：7046 rpm

第一臨界转速：3500 rpm 设计蒸汽压力：11770KPag

蒸汽温度：515℃ 排汽压力：-89 KPag

抽气压力：3430 KPag 重量：18800Kg

E-GB201

水平剖分三缸（高、中、低压）离心式压缩机 介质：裂解气

入口压力：0.129MPA 出口压力：3.974MPA

轴功率：8308KW 转速：6100RPM

驱动机类型：透平

功 率：9701KW 级数：6（高）/7（中）/6（低）

2.2事情经过：

2011年4月12日10：17：11，乙烯装置GB201压缩机联锁停车（S8000系统显示的时间为2011年4月12日10：29：06）。随后通过对SOE及DCS的历史记录信息进行调取分析，判断是由于压缩机透平GBT201近压缩机侧径向轴瓦温度TAHH2056值突然跳变超过联锁设定值（130℃），引起GB201压缩机联锁动作停车。

在联锁停车过程中，转速从4945rpm下降到0rpm，转子惰走时间为6秒，接着又从0rpm上升到3181rpm，时间为7秒，再经过70秒的惰走后下降至零，S8000系统监测的转子轴心轨迹图（如图）

通过S8000监测到的轴心轨迹图和转速图来分析，GB201裂解气压缩机组在10：29：12秒第一次转速为0 rpm时的正反进动的变化可以看出转子实际的旋转方向与转子规定的旋转方向相反，说明该机组在停车过程转子出现了反转。

2.3原因分析：

2.3.1GBT201为抽气凝液式汽轮机，如果抽气止回阀出现泄漏，大量的蒸汽通过止回阀进入汽轮机可以为转子提供动力，使得其产生反转。

通过DCS对抽气压力参数趋势的分析， 10：17：10（机组停车时）抽汽压力为3333Kpa，10：18：00的抽汽压力为3331 Kpa，因为机组是在停机6秒时发生的反转，而抽气压力在停机50秒时还未出现明显变化，从而可以排除由于抽气止回阀出现泄漏蒸汽进入汽轮机提供动力导致机组反转的可能性。

2.3.2在机组停车后，裂解气压缩机没有在正向转速降至零前将系统的压力平衡掉，系统存在反向推动力引起压缩机转子反转。通过S8000系统调取停车数据可以看出，机组在停车6秒钟时转速降到0rpm，该机组在工艺流程控制上设置了三段出口返压缩机入口控制阀（FC202）和五段出口返四段入口控制阀（FC211），两个控制阀在机组停机后3-5秒内100%打开，因此，压缩机各段出口介质压力对转子的阻力矩作用应大于3-5秒。在此过程中，透平主气门动作关闭后，压缩机各段出口压力保持运转状态，对转子系统产生巨大的阻力矩作用，通过DCS可以看出一段入口压力、三段出口压力、五段出口压力在停车过程中发生的变化（如下表）。

通过数据表格可以看出，在第一次速度为零时三段出口压力和一段入口压力，五段出口压力和三段出口压力都存在一定的压差，机组转速在6秒左右急剧降到0rpm。然后7秒转速上升到3181rpm，再70后秒转速为零，总共83秒，机组转子储备的弹性势能（能够引起转子反转的）释放出来，压缩机转子在对介质做功和轴承阻力的作用下较缓和的停止了转动。

综上所述，GB201压缩机出现反转是由于裂解气压缩机没有在正向转速降至零前将系统的压力平衡掉，系统存在反向推动力引起压缩机转子反向转动。

3、预防措施

3.1建议请设计部门对机组反向转动力进行核算，以保证在正向转速降为零之前，使机组系统压力达到平衡。

3.2三段出口增加放火炬管线及停车联锁打开功能，五段出口放火炬阀增设停车联锁打开功能，从而保证机组系统压力快速平衡。

3.3建议将一段入口放火炬压力控制设定值适当提高。

3.4鉴于GB201历次非计划性停车存在反转的情况，建议组成GB201反转问题攻关小组，找出反转原因，并利用大修机会予以解决。

4、结论

通过对S8000在线监测系统和DOC历史记录分析，找出机组停车时产生反转的原因是裂解气压缩机没有在正向转速降至零前将系统的压力平衡掉，系统存在反向推动力引起压缩机转子反向转动，并提出了处理方法。

（作者单位：天津石化公司）