辽化公司使用四合一的研究

1、1装置概况中国石油辽阳石油化纤公司（以下简称辽化公司）硝酸厂稀硝酸装置 设计能力为年产硝酸11.66x104t （日产350t折100%hn03）,采用国际 上先进的双加压法工艺（氧化压力0.45mpa、吸收压力1. impa）,由化学 工业第二设计院设计，装置的核心设备“四合一”机组山陕鼓制造，其中 蒸汽透平为杭汽配套，该套机组为投运的国产化机组中的第二套。工程于 2003年10月25日开始土建施工，2004年10月20日工程中交，于11月 8 fi点火通氨，并实现装置一次开车成功。2004年11月投产后，由于装置的核心设备“四合一”机组存在许多 设计和制造上的不完善之处，加上操作人员经验不

2、足，从首次开车到2005 年4月进行首次“窗口”检修期间，稀硝酸装置先后非计划停车30次。 利用“窗口”检修机会，针対机组存在的各方面问题，进行集中整治，再 次开车后装置运行趋于平稳，以后又对陆续出现的其它问题进行了整改。 从2006年3月至今，装置长周期平稳运行。2机组运行故障分析从辽化机组近三年的运行情况看，主要存在以下几方面问题。2. 1设计方面（1）“四合一”机组屮轴流压缩机现场进气条件和排气压力、n0/离 心压缩机进气温度等实际运行工况与机组设计工况参数偏差较人，导致轴 流压缩机运行工况效率较低，耗功较大。（2）尾气透平效率低、冋收功率少。在工艺系统负荷为100%时，尾气透平进气压力

3、达到0. 85mpa （g）、温度360°c时，排气温度为152°c, 比设计值明显偏高，严重影响机组效率。2. 2机械方面（1）氧化氮压缩机中分面泄漏，成为困扰辽化公司硝酸装置长周期、 高负荷、优化运行的“瓶颈”问题，也是国内同行业（包括引进机组）面 临的一大顽症。为治理泄漏，已先后更换三种密封胶并且屮分面添加铅丝, 但仍存泄漏。特别是负荷增加，泄漏量随之增加。（2）轴流压缩机径向轴瓦温度偏高，达90°c。（3）齿轮箱轴瓦温度过高，多次造成机组停车。2. 3仪表方面（1）部分机组联锁设计不合理，没有考虑到辽化硝酸装置屮压蒸汽 管网随时可提供高品位的外供蒸汽，以维

4、持蒸汽透平继续运转这一特殊 性。没有结合辽化蒸汽现状进行相关的联锁设计。不合理的联锁如：工艺 系统停车即使机组停车；当主汽阀开度30%且蒸汽透平转速v500r / min时，即使机组停车；防喘保护阀门开度10%时，即使机组停车等等。（2）喘振保护方案混淆于机组联锁停车系统。机组中的轴流压缩机、 离心压缩机均具有独立的喘振保护程序。即机组喘振发生时，打开防喘振 阀，工艺停车；阀门开度10%时机组联锁停车。这种操作程序与冃前机 组防喘控制广泛应用的泄压而不停车的保护方案相悖，对机组损害较大。（3）轴瓦温度高报联锁，采用单点测量、联锁信号“一取一”表决 方式（即在某块轴瓦上单独的测温电阻呈现高阻抗时

5、，就使机组停车）。 这种方式的灵敏度虽高但稳定性极差，单凭一点异常，即使机组停车。尤 其在原厂测温元件质量不是很好的情况下，“一取一”方式造成了多次机 组误停车。（4）机组plc编程逻辑关系复杂，操作不方便。（5）润滑油泵自启取压点原设计放在总管，易造成备泵低油压自启滞后，使机组因润滑油压力低联锁停机。2.4其它方面（d机组润滑汕颜色变深、酸值提高。机组用润滑汕原设计使用 l-tsa46#防锈汽轮机油，使用两个月后颜色变红，运动粘度从46. 6mm2/s 增加到52. 5mm2 / s,酸值达到1. 5k（）iimg / g,但13项理化指标仍在指标 范围内。造成润滑油变色的主要原因是由于氧化

6、氮压缩机中分面泄露，致 使机组周边环境中存在氧化氮气体，借助油箱油雾风机抽力的作用，少量 氧化氮气体进入润滑油中；同时机组紧急停车时因氧化氮压缩机轴端密封 气体的迅速丧失，不可避免会造成部分氧化氮气体顺轴封进入到机组润滑 油系统中。随着润滑油中酸性气体的积聚，其酸值也逐渐增高，影响机组 的长周期、稳定运行。曾发生因油封部件严重腐蚀，油中有杂质，造成调 速系统管路堵塞，透平启动不起来的情况。（2）氧化氮压缩机喉部压差明显偏低且波动。机组运行半年后，氧 化氮压缩机喉部压差逐渐降低，满负荷下只有lokpa （正常应为20kpa）, 很容易造成工作点触碰喘振线而停车。（3）蒸汽透平真空度低，由于设计釆

7、用低压蒸汽抽真空，稍有波动, 真空度建立困难，甚至影响到开车；正常运转时增加蒸汽消耗。（4）氧化氮压缩机喉部压差、入口压力、出口压力变送器膜片材质选用316l不合适，因这些地方易形成冷凝酸，长期使用，膜片容易发生 腐蚀泄漏。辽化氧化氮压缩机曾发生因其喉部压差变送器正压侧膜片被腐 蚀漏，造成压差突降，最终导致停车。3. 1设计方面经过详细论证，辽化公司轴流压缩机(av40-15)的实际运行点和预 计的喘振点之间有较人的富裕度，可以通过减少该轴流压缩机后面一级， 提高轴流压缩机运行效率，减少轴流压缩机功率消耗，提高整个机组的运 行水平，降低机组的蒸汽耗量。经测算，该轴流压缩机在去掉后面1级动、 静

8、叶后，按进气温度18°c、进气压力0. 098mpa.流量60000nm3/h排气 压力0. 42mpa(a)t av40-14轴流压缩机将比av40-15效率提高3%5%, 减少功耗约200kw,排气温度降68°c；在该流量下，av40-14仍能够满 足0. 42mpa (a)排气压力的工艺设计要求；在进气温度1018°c、流量 42000nm3 / h下，压力可以达到0. 37mpa (a),满足工艺开车要求。由陕鼓详细设计并提供具体实施方案和性能曲线，辽化检修分公司在 陕鼓技术人员现场指导下，去掉后面1级动、静叶，并安装相应的新加工 代叶块等零部件；在辽阳石

9、化分公司机械研究所完成低速动平衡；最终安 装复位后对轴流压缩机进行喘振标定，并在机组plc上绘出新的喘振线。3. 2机械方面(1) 氧化氮压缩机中分面泄漏问题，主要是由两方面原因造成的： 一是氧化氮压缩机中分面上下壳体接触表面加工精度不够，表面段最大误 差达0. 5mm以上；二是中分面螺栓预紧力不足，特别是入口端由于设计缺陷，机壳外形不便于放扳手，不利于将螺栓把紧。通过与制造厂家共同研究，决定在机壳上盖密封面开一个4. 5x4mm 的沟槽，镶5mm的耐酸氟橡胶0型环。当然，在下壳体开槽、镶环从密 封角度讲，效果会更好，把握性会更大。但由于检修时间有限，因此采用 了上盖开槽，解决由于表面加工精度

10、不够造成的泄漏。对于螺栓预紧力不够的这一问题，针对壳体的外部形状和屮分面各部 螺栓的实际位置，将无法用力、不利于把紧的入口端中分面螺栓采用细牙 螺栓，这样在同样外力情况下，预紧力将会更大，能够增大中分血的接触 面积，解决由于螺栓预紧力不够造成的泄漏。通过采取上述两项措施，并选用耐高温的氟23密封0型环（直径后 增加到0 5. 5mm）,自2005年7月投川至今，取得了令人满意的效果，彻 底消除了氧化氮压缩机中分面泄漏问题。（2）针对轴流压缩机径向轴瓦温度偏高（90°c）和齿轮箱轴瓦温 度过高多次造成机组停车问题，通过适当刮研，加大该处轴瓦间隙，加大 润滑油流量，更好地带走轴承热量。处

11、理后上述各点温度均降至75°c以下。3. 3仪表方面（1）机组轴温测量联锁改为“二取二”表决（即同一轴瓦上两点轴 温同时高时，联锁才动作）;轴振动同向“二取二”（即同台机组的x向 或者y向振动同时高，联锁有效）并引进联锁停车系统；压缩机喘振保护 系统与联锁停车系统剥离，自成体系；取消了一些不切实际的联锁；完善 了新的联锁停车方案；全部更换了原厂配套的测温元件。（2）按照新的联锁方案，对现有plc编程逻辑深入研究，逐模块、逐语句、逐控制点分析，作到对每部分的取舍、添减修改合理。使修改后 的机组编程逻辑关系清晰、易于操作。（3）润滑油泵自启取压点山总管改至泵出口处。3.4其它方面（1）为

12、润滑油颜色变深、酸值提高问题，采取两项措施：一是在机 组各轴承箱接入10mm氮气管线，进行微氮保护；二是在氧化氮压缩机 轴端引入两级密封（空压机出口气体和公用风）。（2）氧化氮压缩机喉部压差明显偏低且波动问题，考虑到可能是山 于引压管中带液造成的，在正负引压管去变送器前各设置一小脱液罐（dn100x300）,投用后压差趋稳，但测量值仍偏低。为避免因压差测量 问题导致的停车，现人为地在测量值基础上增加10kpao该喉部压差偏低 与取压结构不合理有直接关系。（3）为解决蒸汽透平真空度建立困难、真空度偏低问题，已改用中 压蒸汽进行抽真空。（4）氧化氮压缩机入口压力、出口压力和压差变送器膜片材质已选

13、用铠材（304l或钛材没有采购到）。4改进效果通过釆取上述改进措施，确保“四合一”机组满足工艺操作要求，成 为装置健康的“心脏”，为装置的“安、稳、长、满、优”运行提供了强有力的保证。其运行数据见表1。碳口im巧中讨lii/ 偵轮机h stsia640itmlnii 067飯尺人nfflzk7t64osx42x7煎汽人口压力pi65oimpa3.76議汽止口迢皮tlwmxk41s舐汽出口压力ha64o2mpa(.m0-005人口轻向紬ft?曲度11a6405a/b8im7m口秤芻轴反百宝tl心 ima/b77mfl511椎铀瓦沿废tla6401a/bs4.7/s2.6止冷轴兀殺庆hawnzvb

14、输位够71sa64oio.w人口w爼耒腹yia64o1x>ya m32/22岀n羯爼乐40yla64rf»2x>yp m15/15邊薮汽盘fi64dilti16.4佗生用力pltuoimp<i.sn6圧城捉田口压力p162o2mp<0.97t16206x1«7人口压力pijoimpa0.29人口 smth6205x444止捋输兀沮變t1.4620iabp47.2/4k0止悴組尺丸皮t1aa?a2a>rp9s 9/1016出c拆從庁怕匕爼仪t1m203.5xi42.4/46 2人口蜩k仏m瓦谢皮t1a62o1.vbp49.4/57.9zi9a62

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