CN102878100A

CN102878100A - 避免单轴pta压缩机组正常停机时发生喘振的控制方法

Info

Publication number: CN102878100A
Application number: CN2012103561530A
Authority: CN
Inventors: 张娜; 胡茜; 彭洪斌; 王航; 孙鸿声; 董林森; 王耀宪; 孟继军; 张东涛
Original assignee: Xian Shaangu Power Co Ltd
Current assignee: Xian Shaangu Power Co Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: CN102878100B

Abstract

本发明属于动力机械工程专业领域，特别涉及石化行业一种共用放空管线串联型单轴PTA压缩机组。具体公开了一种共用放空管线串联型单轴PTA压缩机组保证其正常停机时的控制方法，本发明的目的在于，利用新的编程方法，在机组正常停机过程中，合理设置停机动作的先后顺序及速率，确保机组安全、平稳的停机。这种控制方式有效的避免了共用放空管线串联型单轴PTA压缩机组正常停机过程中发生喘振而引起振动过高联锁紧急停机的现象。目前，此方法已经在某PTA现场成功投运，并验证了此控制方案对于机组正常停机控制效果良好，这种正常停机的控制方法有效的避免了机组在正常停机过程中发生喘振的现象，既保护了机组，也为用户带来了巨大的经济效益。

Description

避免单轴PTA压缩机组正常停机时发生喘振的控制方法

技术领域

本发明属于动力机械工程专业领域，具体涉及一种控制方法，特别是一种避免单轴PTA压缩机组正常停机时发生喘振的控制方法。

背景技术

在传统的压缩机组正常停机控制中，一般采用防喘振控制回路、静叶控制回路以及汽轮机转速控制回路相匹配的原则，保证各个回路按照各自的停机指令进行相应的调节，压缩机组则可安全停机。具体操作步骤如下：汽轮机以一定速率逐渐降转速运行，同时调速阀慢慢关闭，防喘振阀逐渐打开，静叶以一定速率慢速退回到最小工作角，在整个正常停机过程中各个控制设备不能有明显的控制波动，停机过程始终保持平稳，直到压缩机组转速为零，实现安全正常停机。

PTA（即精对苯二甲酸）是生产聚酯的重要原料。共用放空管线串联型单轴PTA压缩机组由汽轮机、离心压缩机、轴流压缩机和尾气透平膨胀机串联组成。其中，轴流压缩机和离心压缩机为氧化反应器提供压缩后的空气；汽轮机利用工艺装置副产蒸汽为机组提供动力；尾气透平膨胀机负责回收工艺尾气能量进行做功。由于空气经轴流压缩机压缩后直接进入离心压缩机进行二次升压，压缩后的空气直接进入工艺装置参与生产，对于轴流压缩机和离心压缩机来说，分别设置放空消声器会产生不必要的浪费，故目前常用的压缩机组管道中只设置一台放空消声器，轴流压缩机和离心压缩机均通过同一个放空消声器放空，这无形中使轴流压缩机出口和离心压缩机出口管路相连通。这种情况下，传统的停机控制技术已经不能保证它的安全停机，当控制系统发出正常停机信号后，在轴流压缩机和离心压缩机的防喘振阀打开的同时，送往工艺方向管线上的逆止阀此时也已经全部关闭，由于离心压缩机出口压力高于轴流压缩机出口压力，当轴流压缩机防喘振阀开到某一角度，离心压缩机出口部分压缩气体经过放空前共用管线倒流回轴流压缩机出口，导致轴流压缩机出口压力瞬间急剧上升，随后又出现压力瞬间急剧波动，引起轴流压缩机在静叶小角度下发生喘振，最终因轴流压缩机振动过高引起机组联锁停机，同时也会对压缩机组带来潜在的致命危害。

因此，研究一种避免单轴PTA压缩机组正常停机时发生喘振的控制方法单轴PTA压缩机组正常停机时的控制方法，对于共用一个放空管道的串联型PTA压缩机组的安全停机是十分有必要的。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷与不足，本发明的目的在于，提出一种避免单轴PTA压缩机组正常停机时发生喘振的控制方法，该方法在机组正常停机过程中，合理控制轴流压缩机防喘振阀、离心压缩机防喘振阀、静叶关闭的先后顺序及速率，对机组的正常停机过程进行控制。经现场试验验证，该方法有效避免了共用放空管线串联型单轴PTA压缩机组在正常停机过程中发生喘振，确保机组安全、平稳的正常停机引起的振动过高联锁紧急停机的现象。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术解决方案：

一种避免单轴PTA压缩机组正常停机时发生喘振的控制方法，具体包括如下步骤：

在轴流压缩机防喘振控制系统的控制程序中设定轴流压缩机防喘振阀的开阀速率，在离心压缩机防喘振控制系统的控制程序中设定离心压缩机防喘振阀的开阀速率，在静叶控制系统的控制程序中设定在收到正常停机信号后，静叶控制系统控制轴流压缩机静叶延时关闭；保证离心压缩机防喘振阀的开阀速率大于轴流压缩机防喘振阀的开发速率，且保证当离心压缩机防喘振阀和轴流压缩机防喘振阀全开后，静叶开始关闭；

在PTA压缩机组正常停机时，轴流压缩机防喘振控制系统和离心压缩机防喘振控制系统分别按照设定的开阀速率，对轴流压缩机防喘振阀和离心压缩机防喘振阀进行开阀控制；静叶控制系统收到正常停机信号后延时，然后按照设定的关闭速率控制静叶关闭。

本发明还包括如下其他技术特征：

所述轴流压缩机防喘振阀的开阀速率为1秒钟开2％，离心压缩机防喘振阀的开阀速率为1秒钟开10％，静叶关闭延时50秒。

所述静叶的关闭速率为1秒钟关闭2％。

本发明的控制方法的控制参数符合压缩机性能，通过对相互关联的防喘振调节回路进行速率控制，同时将静叶调节回路时间与防喘振回路的开阀时间相匹配，有效避免了压缩机组喘振与剧烈持续喘振导致压缩机振动过高引起机组联锁停机的发生，保证压缩机组始终运行在正常工况调节范围内，为共用放空管线串联型单轴PTA压缩机组的安全正常停机提供了保证。

附图说明

图1是共用放空管线串联型单轴PTA压缩机组的结构及流程示意图。

图2是使用发明的方法前，轴流压缩机防喘振控制器参数趋势。

图3是使用发明的方法前，离心压缩机防喘振控制器参数趋势。

图4是使用发明的方法前，压缩机组轴振动参数趋势。

图5是使用发明的方法后，轴流压缩机防喘振控制器参数趋势。

图6是使用发明的方法后，离心压缩机防喘振控制器参数趋势。

图7是使用发明的方法后，压缩机组轴振动参数趋势。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见图1，本发明的单轴PTA压缩机组正常停机时的控制方法应用于共用放空管线串联型单轴PTA压缩机组的正常停机控制，该机组包括汽轮机、放空消声器、轴流压缩机、离心压缩机、尾气透平膨胀机、检测装置、执行机构、轴流压缩机防喘振控制系统、离心压缩机防喘振控制系统和静叶控制系统；

所述的检测装置包括轴流压缩机入口压力变送器（PT101）、轴流压缩机出口压力变送器（PT102）、轴流压缩机喉部差压变送器（PdT101）、离心压缩机入口压力变送器（PT201）、离心压缩机出口压力变送器（PT202）、离心压缩机出口流量计、离心压缩机出口差压变送器（PdT203）、离心压缩机出口流量压力补偿变送器（PT203）、离心压缩机出口流量温度补偿热电阻（TE203）、离心压缩机止回阀后压力变送器（PT204）、静叶位置变送器（ZT101）；

所述的执行机构包括轴流压缩机防喘振阀、离心压缩机防喘振阀、压缩机组止回阀、静叶调节电动执行机构（ZJ101）。

其中，汽轮机、轴流压缩机、离心压缩机、尾气透平膨胀机依次串联；

轴流压缩机防喘振阀、轴流压缩机入口压力变送器（PT101）、轴流压缩机出口压力变送器（PT102）、轴流压缩机喉部差压变送器（PdT101）分别连接轴流压缩机防喘振控制系统；

离心压缩机防喘振阀、离心压缩机入口压力变送器（PT201）、离心压缩机出口压力变送器（PT202）、离心压缩机出口差压变送器（PdT203）分别连接离心压缩机防喘振控制系统；

静叶调节电动执行机构（ZJ101）、静叶位置变送器（ZT101）、离心压缩机止回阀后压力变送器（PT204）分别连接静叶控制系统；

轴流压缩机防喘振阀、离心压缩机防喘振阀均连接放空消声器和压缩机组止回阀，压缩机组止回阀连接工艺管线。

本发明的单轴PTA压缩机组正常停机时的控制方法具体包括如下步骤：

在轴流压缩机防喘振控制系统的控制程序中设定轴流压缩机防喘振阀的开阀速率为1秒钟开2％；在离心压缩机防喘振控制系统的控制程序中设定离心压缩机防喘振阀的开阀速率为1秒钟开10％；在PTA压缩机组正常停机时，轴流压缩机防喘振控制系统和离心压缩机防喘振控制系统分别按照设定的开阀速率控制开阀；使得当离心压缩机防喘振阀全开（10秒钟后）时，轴流压缩机防喘振阀的开度为20％，这是为了在正常停机过程中，使离心压缩机防喘振阀远远先于轴流压缩机防喘振阀全部打开，有效避免离心压缩机的放空气体从放空管道倒流回轴流压缩机。

上述各阀门的开阀速率不仅限于给出的速率，其可根据不同的用户现场，有针对性的根据现场调试经验合理设置，设置时需保证离心压缩机防喘振阀先于轴流压缩机防喘振阀全部打开。

在静叶控制系统的控制程序中设定在收到正常停机信号时，静叶关闭延时50秒，轴流压缩机静叶关闭速率为1秒钟关闭2％；在PTA压缩机组正常停机时，静叶控制系统收到正常停机信号后延时50秒后，静叶控制系统按照设定的静叶关闭速率关闭静叶，这是为了在正常停机过程中使得静叶在轴流压缩机防喘振阀、离心压缩机防喘振阀全开的情况下再逐渐关闭，以避免轴流压缩机在小角度下由于出口压力急剧上升而发生喘振现象，最终导致轴流压缩机组振动过高引起机组联锁停机。

上述静叶延时时间不限于给出的时间，该时间可根据不同的用户现场，有针对性的根据现场调试经验合理设置，设置时须保证离心压缩机防喘振阀和轴流压缩机防喘振阀全部打开后再启动静叶控制系统。

本发明的方法在PTA压缩机组正常停机命令发出后，改变了传统的控制流程，在汽轮机降转速的整个过程中，合理规划正常停机时各个控制回路设备的动作顺序，通过反复多次的调试试验及压缩机性能曲线分别对离心压缩机防喘振阀和轴流压缩机防喘振阀设置了合理的开阀速率，使得离心压缩机防喘振阀开阀时间早且开阀量大于轴流压缩机防喘振阀，使从离心压缩机出口倒流回轴流压缩机出口的气体压力小于轴流压缩机出口的气体压力，消除了两个防喘振阀在各自回路进行调节时的相互影响。在压缩机运行工况点远离喘振线的时刻，对静叶进行关闭时不会导致压缩机在较小工作角度工作时引发喘振，因此发明人合理设置了静叶关闭的起始时间和静叶关闭速率，关闭的起始时间和静叶关闭速率均由发明人的经验和反复多次的实际操作而确定。

本发明的方法已经在PTA现场成功投运，根据所投运的现场的多次验证，该方法安全可靠，对于机组正常停机控制效果很好，有效避免了共用放空管线串联型单轴PTA压缩机组正常停机时发生喘振引起的联锁停机现象。

案例1：在未采用此发明控制方式前，某PTA现场共用放空管线串联型单轴PTA机组正常停机时，轴流压缩机发生喘振现象，导致轴流压缩机振动过大引起机组联锁停机。

目前传统的停机方式中，正常停透平区别于紧急停机，它的停机过程是：汽轮机逐渐降转速，同时慢慢关闭调速阀，轴流防喘振阀和离心防喘振阀以相同速率慢速打开，静叶慢速退回到最小工作角。

从趋势图2、图3和图4中看出，当机组转速N_Hz开始下降时，即4:45:58开始正常停透平操作，这时转速（N_Hz）开始慢慢下降，离心压缩机防喘振阀ZT10401A已经缓慢全开，而轴流压缩机防喘振阀ZT10302A已经从22.64％缓慢打开，轴流压缩机静叶ZT10301A在4:46:13缓慢退向最小工作角。4:46:16轴流压缩机出现了振动过高导致停机。

观察趋势图后发现在4:46:10只有轴流压缩机出口压力PT10302A急剧上升，再没有其它任何异常，可是压力怎么会突然升高？从趋势图2、图3和图4中分析出，当系统发出正常停机信号后，离心压缩机和轴流压缩机防喘振阀同时以一定速率打开，且静叶同时以一定速率关闭到最小角。由图2和图3轴流压缩机和离心压缩机在4:46:16的数值可清晰地看出，轴流压缩机出口压力PT10302A为66.87KpaA，离心压缩机出口压力PT10406A为0.39Mpag，其远大于轴流压缩机的排气压力；同时在4:45:58时离心压缩机防喘振阀已经全开，而此时轴流压缩机防喘振阀正在逐渐打开，送往工艺方向管线上的逆止阀此时也已经全关，当轴流压缩机防喘振阀开到某一角度，离心压缩机出口部分压缩气体经过放空前共用管线倒流回轴流压缩机出口，也继续导致轴流压缩机出口压力瞬间急剧上升，随后又出现压力瞬间急剧波动，4:46:13时轴流静叶开始关闭，由于轴流防喘振阀此时的开度为50％左右，从而引起轴流压缩机在静叶小角度下发生喘振，最终因轴流压缩机振动YISA10712A过高引起机组联锁停机。

案例2：采用本发明的方法后，某PTA现场共用放空管线串联型单轴PTA机组正常停机时，再未发生过喘振导致轴流压缩机振动过大引起机组联锁停机的现象。

从趋势图5、图6和图7中看出，当机组转速N_Hz开始下降时，即20:52:41开始正常停透平操作，这时转速（N_Hz）开始慢慢下降，离心压缩机防喘振阀ZT10401A已经全开，而轴流压缩机防喘振阀ZT10302A开始从65.71％缓慢打开，轴流压缩机静叶ZT10301A在20:53:10才开始缓慢退向最小工作角。从趋势图7中看出，一直到机组ESD停车之前，这个机组的振动值都在正常范围内波动。

采用此发明控制方法后，保证了离心压缩机防喘振阀先于轴流压缩机防喘振阀全部打开；同时保证了离心压缩机防喘振阀和轴流压缩机防喘振阀全部打开后再启动静叶控制系统；从上述案例可以看出，本发明的方法安全可靠，对于机组正常停机控制效果很好，有效避免了共用放空管线串联型单轴PTA压缩机组正常停机时发生喘振而引起的联锁停机现象。

Claims

1.一种避免单轴PTA压缩机组正常停机时发生喘振的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的避免单轴PTA压缩机组正常停机时发生喘振的控制方法，其特征在于，所述轴流压缩机防喘振阀的开阀速率为1秒钟开2％，离心压缩机防喘振阀的开阀速率为1秒钟开10％，静叶关闭延时50秒。

3.如权利要求1或2所述的避免单轴PTA压缩机组正常停机时发生喘振的控制方法，其特征在于，所述静叶的关闭速率为1秒钟关闭2％。