脱氢装置汽轮机启动升速控制的设计和应用_冯智林.pdf

第 卷第期精细与专用化学品 年月 脱氢装置汽轮机启动升速控制的设计和应用冯智林（河北新欣园能源股份有限公司，河北 沧州 ）摘要：透平式离心压缩机是石化生产中的关键设备，而机组的启动、联锁停机、调速以及防喘振是机组控制的关键。本控制系统选用 ，对汽轮机的启动升速模式进行了设计和应用。关键词：允许启动；一阶暖机；第一临界；二阶暖机；第二临界；三阶暖机中图分类号：文献标志码：文章编号：（）：（，）：，：；收稿日期：作者简介：冯智林（），男，助理工程师，从事化工仪表技术工作。河北新欣园能源股份有限公司主要通过碳四脱氢生产甲基叔丁基醚（）产品。具体过程是原料液化气由罐区经过预处理单元加氢，碱洗脱硫，水洗后进入脱丙烷塔脱出丙烷，得到丁烷的进入丁烷异构单元；丁烷异构单元分离出异丁烷，异丁烷进入脱氢单元，脱氢反应产物经过洗涤冷却进入由汽轮机拖动的离心压缩机，离心机加压后脱氯脱水干燥进入冷箱将反应产物分离出氢气与异丁烯，异丁烯进入 单元生产出 。汽轮机与离心机是装置的核心设备，汽轮机的暖机升速冲临界等关系着汽轮机的正常使用与平稳运行，进而决定装置的正常生产。本文主要介绍了汽轮机暖机升速冲临界的设计和应用情况。汽轮机启动升速控制的设计和应用汽轮机的升速过程根据厂家的升速曲线设定，升速过程包括一阶暖机、第一临界、二阶暖机、第二临界、三阶暖机以及升速至运行状态和超速试验。机组的升速曲线见图。图升速曲线汽轮机速率控制的设置原则：不允许手动控制主 气 门；系 统 经 过 给 定 后 进 入 ；转速联锁停车后，启动盘车第次不允许投自动；正常停机是在机组达到一暖机后引入联锁；转速探头故障时机组紧急停车；主气门开度大于 且转速小于 时联锁停机。精细与专用化学品第 卷第期根据升速曲线和汽轮机速度控制的设置原则，使用 系统自带的 软件进行下位机程序组态，使用 进行上位机组态。机组升速模式示意图见图。图机组升速操作模式示意图 模式：停机压机处于停机的状态。是开工准备阶段机组的状态，此时开机条件还不满足，需要工艺和设备专业调整各参数达到启机条件后方可允许启机。注：按钮具备可操作状态时，按钮的框指示为绿色，每个按钮都具备二次确认功能。（）汽轮机启动条件满足时（指示灯变为绿色），可以点击去汽轮机启动条件逻辑，查看启动条件。（）选择启动方式，全手动启动还是全自动启动，默认启动方式为全手动（绿色与开关位置同时指示）。（）操作员按下“汽轮机允许启动”按钮，按钮有效时间为 ，现场准备启机指示灯亮。模式：模式进入“允许启动汽轮机”根据机组的启机条件调整至符合启机条件，包括：自 来的停车信号、机组润滑油总管压力三取二、汽轮机排气压力三取二（启动前打旁路）、汽轮机轴位移二取二、压缩机轴位移二取二、非驱动端一级密封漏气压力三取二、驱动端一级密封漏气压力三取二、汽轮机三取二电子超速联锁。在确认联锁条件复位后，还需要操作工在现场打开汽轮机速关阀。模式：一阶暖机主气门开度由开始递增，随着主气门的开度不断增加（转速小于 时开度必须小于，若小于 ，主气门开度超过 ，会触发联锁停机），汽轮机会出现启机冲转（本机约为 ），目 标 值 、升 速 速 率 。在转速达到 转、再暖机 后，准备升 速 至 二 阶 暖 机，达 到 第 一 临 界 区 范围内时，汽轮机以 速率升速，冲过第一临界区。冲过第一临界后，以 速率升至 ，进入二阶暖机。操作员按下“汽轮机启动”按钮，调速阀逐渐开使打开。如果主气门开度大于 且转速低于 转，汽轮机联锁停机。根据预先设置好的多阶暖机速率，依次进入不同的暖机模式。当实际速率达到设定值暖机转速的 转时，计时器开始工作；当实际速率离开设定的暖机速度 转时，计时器停止工作。全自动暖机模式下，暖机时间的长短，可以在软件中设置。全手动暖机模式下，暖机时间采用正计时器，只要在画面上不点击进入下一个暖机模式，就会一直停留在此模式下。在升速过程中，可以通过降速按钮或来暂停升速（暂停至转速设定值），通过升速按钮，继续升速，直到目标转速。当速度位于临界区时，报警指示（实时速度值显示为红色、临界区字体显示为红色），由 年月冯智林：脱氢装置汽轮机启动升速控制的设计和应用操作员选择停机（通过辅操台急停按钮，就地盘急停按钮），还是继续穿越临界区。模式：二阶暖机暖机 后，范围内速率 升速。范围内时，以 的速率冲过第二临界区。冲过临界区域后，再以 的速率升到 ，机组进入三阶暖机。模式：三阶暖机三阶暖机时间 ，此阶段不做任何操作。模式：压机升至运行状态以 速 率 升 至 。点 击“升速至运行”的按钮，汽轮机会自动升速至运行模式。模式：正常运行模式正常运行后，操作工可以通过操作画面上的转速控制按钮或来调节转速，运行模式的调节范围是 。按钮按下一次速率变化转。运行阶段调速。在运行模式下，操作员可作如下操作：升降速度操作，通过在画面进行“远程就地”切换，选择是画面上（即远程）控制速度，还是通过就地控制盘控制速度。默认为远程控制。升降速按钮为按次升降转速，每次操作的转速为转，根据实际情况可联系工程师调整。模式：正常停车装置需要停车时，可按下正常停车按钮，按钮按下后计时 ，在 内如果未收到取消停车命令，压缩机会直接降速至一阶暖机 ，随后再倒计时 ，联锁关闭个速关阀。点击“正常停车”按钮，运转模式进入“模式：正常停车”。转速自动降到调速器最小调速值，开始计时，后关阀停机。模式：超速试验出厂调试阶段进行电子超速试验：联锁设定值 。当压缩机完成超速试验（速度不超过 ）后，控制方案设定为：结束超速试验后转速自动降至运行模式。通过“超速试验”按钮可选择种方式的超速：电子超速保护和三取二超速保护。超速试验需确认现场就地盘上的“超速试验”开关被按下。电子超速：即是由于速度高于调速器内设定的速度联锁值，而产生的跳车，其联锁值一般低于三取二超速保护联锁值。三取二超速：即是由于速度高于三取二超速保护器设定的联锁值，而产生的跳车，其联锁值一般低于机械飞锤保护联锁值如果做机械飞锤保护试验，需在 上进行强制。升降速按钮为连续升降转速，如果目标速度已经超过运行模式下调速器的最大设定值，此时停止升速，目标速度会自动降到运行模式下手动输入的最大设定值。汽轮机启动有两种方式：“全自动”和“全手动”。全自动是按照预先设定好的升速顺控，按下“全自动”按钮，汽轮机完全按照程序设定的时间、速率进行升速。全手动是在按下“全手动”按钮后，从“模式”至“模式”均由操作人员确认并按下一模式按钮后方可升速。在启动透平式压缩机过程中，升速进入二阶或三阶暖机时，实际生产的中压蒸汽的压力经常出现波动，影响机组的升速和冲临界。针对这种现象，在程序组态过程中，我们这样设定：进入二阶或三阶暖机过程后，若蒸汽压力波动较大，可以人为将当前模式降低至“模式”，维持汽轮机 的暖机状态，等待管网蒸汽压力稳定后再升速。这种升速方案避免了重复开机、暖机的准备过程，显著提高了压缩机一次性开车的成功率。结论脱氢装置汽轮机启动升速控制的设计和应用，有效地保障了公司 单元装置的正常运行，提高了企业的经济效益。年汽车工业经济运行情况据工业和信息化部网站信息，年中国汽车产销实现小幅增长，分别完成 万辆和 万辆，同比分别增长 和 。其中，新能源汽车产销分别完成 万辆和 万辆，同比分别增长 和 。（申桂英）