压缩机单元操作手册.docx
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压缩机单元操作手册
文档编号:
TSS_C2H.DOC
固定床反应器单元仿真培训系统
操作说明书
北京东方仿真软件技术有限公司
二〇〇六年十月
一、工艺流程说明
1、工艺说明
透平压缩机是进行气体压缩的常用设备。
它以汽轮机（蒸汽透平）为动力,蒸汽在汽轮机内膨胀做功驱动压缩机主轴，主轴带动叶轮高速旋转。
被压缩气体从轴向进入压缩机叶轮在高速转动的叶轮作用下随叶轮高速旋转并沿半径方向甩出叶轮,叶轮在汽轮机的带动下高速旋转把所得到的机械能传递给被压缩气体。
因此,气体在叶轮内的流动过程中,一方面受离心力作用增加了气体本身的压力,另一方面得到了委很大的动能。
气体离开叶轮进入流通面积逐渐扩大的扩压器，气体流速急剧下降，动能转化为压力能（势能）,使气体的压力进一步提高，使气体气体压缩。
本仿真培训系统选用甲烷单级透平压缩的典型流程作为仿真对象。
在生产过程中产生的压力为1.2～1.6kg/cm2（绝），温度为30℃左右的低压甲烷经VD01阀进入甲烷贮罐FA311，罐内压力控制在300mmH2O。
甲烷从贮罐FA311出来，进入压缩机GB301，经过压缩机压缩，出口排出压力为4.03kg/cm2（绝），温度为160℃的中压甲烷，然后经过手动控制阀VD06进入燃料系统。
该流程为了防止压缩机发生喘振，设计了由压缩机出口至贮罐FA311的返回管路，即由压缩机出口经过换热器EA305和PV304B阀到贮罐的管线。
返回的甲烷经冷却器EA305冷却。
另外贮罐FA311有一超压保护控制器PIC303,当FA311中压力超高时，低压甲烷可以经PIC303控制放火炬，使罐中压力降低。
压缩机GB301由蒸汽透平GT301同轴驱动，蒸汽透平的供汽为压力15kg/cm2（绝）的来自管网的中压蒸汽，排汽为压力3kg/cm2（绝）的降压蒸汽，进入低压蒸汽管网。
流程中共有两套自动控制系统：
PIC303为FA311超压保护控制器，当贮罐FA311中压力过高时，自动打开放火炬阀。
PRC304为压力分程控制系统，当此调节器输出在50％～100％范围内时，输出信号送给蒸汽透平GT301的调速系统，即PV304A，用来控制中压蒸汽的进汽量，使压缩机的转速在3350转/分至4704转/分之间变化，此时PV304B阀全关。
当此调节器输出在0％到50％范围内时，PV304B阀的开度对应在100％至0％范围内变化。
透平在起始升速阶段由手动控制器HC311手动控制升速,当轩速大于3450转/分时可由切换开关切换到PIC304控制。
名词解释：
（1）压缩比压缩机各段出口压力和进口压力的比值。
正常压缩比越大，代表着本级压缩机的额定功率越大。
（2）喘振当转速一定，压缩机的进料减少到一定的值，造成叶道中气体的速度不均匀和出现倒流，当这种现象扩展到整个叶道，叶道中的气流通不出去，造成压缩机级中压力突然下降，而级后相对较高的压力将气流倒压回级里，级里的压力又恢复正常，叶轮工作也恢复正常，重新将倒流回的气流压出去。
此后，级里压力又突然下降，气流又倒回，这种现象重复出现，压缩机工作不稳定，这种现象成为喘振现象。
2、本单元复杂控制回路说明
分程控制：
就是由一只调节器的输出信号控制两只或更多的调节阀，每只调节阀在调节器的输出信号的某段范围中工作。
应用实例：
关于压缩机手动自动切换的说明：
压缩机切换开关的作用：
当压缩机切换开关指向HC3011时，压缩机转速由HC3011控制；当压缩机切换开关指向PRC304时，压缩机转速由PRC304控制。
PRC304为一分程控制阀，分别控制压缩机转速（主气门开度）和压缩机反喘振线上的流量控制阀。
当PRC304逐渐开大时，压缩机转速逐渐上升（主气门开度逐渐加大），压缩机反喘振线上的流量控制阀逐渐关小，最终关成0。
（本控制方案属较老的控制方案）。
3、该单元包括以下设备
FA311：
低压甲烷储罐
GT301：
蒸汽透平
GB301：
单级压缩机
EA305：
压缩机冷却器
二、压缩机单元操作规程
1.开车操作规程
本操作规程仅供参考，详细操作以评分系统为准。
1.1、开车前准备工作
（1）启动公用工程
按公用工程按钮,公用工程投用。
（2）油路开车：
按油路按钮。
（3）盘车
①按盘车按钮开始盘车。
②待转速升到200转/分时，停盘车（盘车前先打开PV304B阀）。
（4）暖机
按暖机按钮。
（5）EA305冷却水投用
打开换热器冷却水阀门VD05，开度为50%。
1.2、罐FA311充低压甲烷
（1）打开PIC303调节阀放火炬，开度为50%。
（2）打开FA311入口阀VD11开度为50%、微开VD01。
（3）打开PV304B阀，缓慢向系统充压，调整FA311顶部安全阀VD03和VD01，使系统压力维持300~500mmH2O。
（4）调节PIC303阀门开度，使压力维持在0.1atm。
1.3、透平单级压缩机开车
（1）手动升速
①缓慢打开透平低压蒸汽出口截止阀VD10，开度递增级差保持在10%以内。
②将调速器切换开关切到HC3011方向
③手动缓慢打开打开HC3011,开始压缩机升速，开度递增级差保持在10%以内。
使透平压缩机转速在250～300转/分。
（2）跳闸实验（视具体情况决定此操作的进行）
①继续升速至1000转/分。
②按动紧急停车按钮进行跳闸实验，实验后压缩机转速XN311迅速下降为零。
③手关HC3011，开度为0.0%,关闭蒸汽出口阀VD10，开度为0.0%。
④按压缩机复位按钮。
（3）重新手动升速
①重复1.3步骤
（1）,缓慢升速至1000转/分。
②HC3011开度递增级差保持在10%以内，升转速至3350转/分。
③进行机械检查。
（4）启动调速系统
①将调速器切换开关切到PIC304方向。
②缓慢打开PV304A阀（即PIC304阀门开度大于50.0%），若阀开得太快会发生喘振。
同时可适当打开出口安全阀旁路阀（VD13）调节出口压力，使PI301压力维持在3.03atm,防止喘振发生。
（5）调节操作参数至正常值
①当PI301压力指示值为3.03atm时，一边关出口放火炬旁路阀，一边打开VD06去燃料系统阀，同时相应关闭PIC303放火炬阀。
②控制入口压力PIC304在300mmH2O，慢慢升速。
③当转速达全速（4480转/分左右），将PIC304切为自动。
④PIC303设定为0.1kg/cm2（表），投自动。
⑤顶部安全阀VD03缓慢关闭。
2、正常操作规程
2.1、正常工况下工艺参数
（1）储罐FA311压力PIC304:
295mmH2O。
（2）压缩机出口压力PI301:
3.03atm,燃料系统入口压力PI302:
2.03atm。
（3）低压甲烷流量FI301:
3232.0kg/h。
（4）中压甲烷进入燃料系统流量FI302:
3200.0kg/h。
（5）压缩机出口中压甲烷温度TI302:
160.0℃。
2.2.压缩机防喘振操作
（1）启动调速系统后，必须缓慢开启PV304A阀，此过程中可适当打开出口安全阀旁路阀调节出口压力，以防喘振发生。
（2）当有甲烷进入燃料系统时，应关闭PIC303阀。
（3）当压缩机转速达全速时，应关闭出口安全旁路阀。
3.停车操作规程
本操作规程仅供参考，详细操作以评分系统为准。
3.1、正常停车过程
（1）停调速系统
①缓慢打开PV304B阀，降低压缩机转速。
②打开PIC303阀排放火炬。
③开启出口安全旁路阀VD13，同时关闭去燃料系统阀VD06。
（2）手动降速
①将HC3011开度置为100.0%。
②将调速开关切换到HC3011方向。
③缓慢关闭HC3011，同时逐渐关小透平蒸汽出口阀VD10。
④当压缩机转速降为300～500转/分时，按紧急停车按扭。
⑤关闭透平蒸汽出口阀VD10。
（3）停FA311进料
①关闭FA311入口阀VD01、VD11。
②开启FA311泄料阀VD07，泄液。
③关换热器冷却水。
3.2、紧急停车
（1）按动紧急停车按钮。
（2）确认PV304B阀及PIC303置于打开状态。
（3）关闭透平蒸汽入口阀及出口阀。
（4）甲烷气由PIC303排放火炬。
（5）其余同正常停车。
4.联锁说明
该单元有一联锁。
4.1、联锁源
（1）现场手动紧急停车（紧急停车按钮）。
（2）压缩机喘振。
4.2、联锁动作
（1）关闭透平主汽阀及蒸汽出口阀。
（2）全开放空阀PV303。
（3）全开防喘振线上PV304B阀。
该联锁有一现场旁路键（BYPASS）。
另有一现场复位键（RESET）。
注:
联锁发生后,在复位前（RESET），应首先将HC3011置零，将蒸汽出口阀VD10关闭，同时各控制点应置手动,并设成最低值。
5、仪表一览表
位号
说明
类型
正常值
量程上限
量程下限
工程单位
PIC303
放火炬控制系统
PID
0.1
4.0
0.0
atm
PIC304
储罐压力控制系统
PID
295.0
40000.0
0.0
mmH2O
PI301
压缩机出口压力
AI
3.03
5.0
0.0
atm
PI302
燃料系统入口压力
AI
2.03
5.0
0.0
ATM
FI301
低压甲烷进料流量
AI
3233.4
5000.0
PPM
KG/H
FI302
燃料系统入口流量
AI
3201.6
5000.0
PPM
KG/H
FI303
低压甲烷入罐流量
AI
3201.6
5000.0
PPM
KG/H
FI304
中压甲烷回流流量
AI
0.0
5000.0
PPM
KG/H
TI301
低压甲烷入压缩机温度
AI
30.0
200.0
0.0
℃
TI302
压缩机出口温度
AI
160.0
200.0
0.0
℃
TI304
透平蒸汽入口温度
AI
290.0
400.0
0.0
℃
TI305
透平蒸汽出口温度
AI
200.0
400.0
0.0
℃
TI306
冷却水入口温度
AI
30.0
100.0
0.0
℃
TI307
冷却水出口温度
AI
30.0
100.0
0.0
℃
XN301
压缩机转速
AI
4480
4500
0
转/分
HX311
FA311罐液位
AI
50.0
100.0
0.0
%
三、事故设置一览表
下列事故处理操作仅供参考，详细操作以评分系统为准。
1、入口压力过高
主要现象：
FA311罐中压力上升。
处理方法：
手动适当打开PV303的放火炬阀。
2.出口压力过高
主要现象：
压缩机出口压力上升。
处理方法：
开大去燃料系统阀VD06。
3.入口管道破裂
主要现象：
贮罐FA311中压力下降。
处理方法：
开大FA311入口阀VD01、VD11。
4.出口管道破裂
主要现象：
压缩机出口压力下降。
处理方法：
紧急停车。
5.入口温度过高
主要现象：
TI301及TI302指示值上升。
处理方法：
紧急停车。
四、仿真界面
压缩机DCS界面
压缩机现场界面
附：
思考题
标准答案请自行查阅相关资料，本公司不予提供。
1、什么是喘振？
如何防止喘振？
2、在手动调速状态，为什麽防喘振线上的防喘振阀PV304B全开，可以防止喘振？
3、结合“伯努利”方程，说明压缩机如何做功，进行动能、压力、和温度之间的转换。
4、根据本单元，理解盘车、手动升速、自动升速的概念。
5、离心式压缩机的优点是什么？
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