大型离心压缩机组运行稳定性关键技术研究

摘要

大型离心式压缩机组作为关键的核心设备被广泛的应用于现代石油化工领域。这类设备普遍具有转速高、流量大、功率大的特点,一旦因故障或事故造成异常停车,必然会影响整个装置及上下游的正常生产。兰州石化公司内部目前有为数众多的离心式压缩机组长期在用（部分设备连续运转近二十年）,近年来，由于机组运行状态检测元器件自身稳定性及可靠性降低导致的联锁误报警现象变得越发普遍，部分关键信号牵一发而动全身，屡屡造成压缩机停机，并进一步影响上下游生产的正常工序。 本文立足于兰州石化公司生产装置的现场具体工况，以离心式压缩机组运行过程中发生的实际故障为研究对象，结合现有技术手段分别从信号检测元件、联锁触发方式、控制系统程序这三个方面开展研究，找出了影响离心式压缩机组稳定运行的仪表成因，即现场检测元器件经过长周期使用后产生的设备老化，设备投用初期联锁保护触发逻辑不具有前瞻性以及现有控制系统的潜力没有被完全开发，上述问题相互影响最终造成离心式压缩机组在运行过程中频繁因仪表原因非正常停机。 在明确现有问题的基础上本文有针对性的提出了解决方案。具体实施过程包括硬件的改良与软件的完善。以技术迭代升级的电子检测元器件替代原有的机械式检测元件，同时配合检测元件的改变在控制系统中优化数据采集方式以及联锁判断方式以提高联锁动作触发的准确性。与此同时，基于现有控制系统的软件基础进行离心式压缩机联锁防误动程序开发，对机组联锁检测信号的可靠与否增加新的判断功能，深挖现有设备的潜力。上述改进的成功实施,有效的降低了因现场仪表检测元件自身问题导致的离心式压缩机组联锁误动作的发生概率，取得了良好的改进效果。论文中还进一步提炼了机组相关仪表检测设备的维护安装细则，为大型机组的检修维护工作提出了指导意见。通过以上一系列的改进措施的逐步实施，一方面有效的降低故障发生频率，提高了机组运行的可靠性，同时为大型离心式压缩机组及相似关键设备的安全、稳定、长周期运行提供解决问题的新思路。

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附表索引

第1章 绪 论

1.1离心式压缩机特性及发展现状

1.1.1 离心式压缩机的特性

1.1.2 离心式压缩机的发展现状

1.2 课题来源及研究意义

1.2.1 离心式压缩机运行稳定性的影响因素

1.2.2 课题来源

1.2.3 兰州石化公司离心式压缩机运行故障成因分析

1.2.4 研究意义

1.3课题的研究内容及目标

1.3.1 课题研究内容

1.3.2 课题研究目标

1.4 本章小结

第2章 离心式压缩机控制系统功能需求分析与设计

2.1 离心式压缩机控制系统的功能需求

2.1.1 稳定的调节

2.1.2 安全保护

2.2 兰州石化公司离心式压缩机控制系统设计

2.2.1 机组协调控制系统

2.2.2 机组运行状态监控系统

2.2.3 安全仪表系统

2.2.4 集散控制系统

2.2.5 控制系统整体运行现状

2.3 本章小结

第3章 基于离心式压缩机控制系统的防误动程序开发

3.1 联锁触发方式优化

3.1.1 “一取一”联锁触发方式的弊端

3.1.2 “三取二”联锁触发方式的优势

3.2 防误动程序开发

3.2.1温度测量元件误动作分析

3.2.2防误动程序实现

3.3本章小结

第4章 基于检测方式优化和维护细化的硬件改进

4.1 现场仪表分类

4.1.1传感测量元件

4.1.2执行机构

4.2 检测方式优化

4.2.1温度检测方式优化

4.2.2压力检测方式优化

4.3维护细化

4.3.1机组检测元件的定期维护原则

4.3.2轴系检测元件的维护

4.4本章小结

第5章 改进方案的效果检验及推广

5.1改进效果检验

5.2防误动方案的推广实施

5.2.1连续重整压缩机防止温度误联锁方案

5.2.2 PSA浓缩乙烯乙烷机组防止温度误联锁方案

5.2.3 300万吨/年重催装置气压机组防止温度误联锁方案

5.2.4 60万吨/年柴油加氢压缩机组防止温度误联锁方案

5.2.5 300万吨/年柴油加氢压缩机组防止温度误联锁方案

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文

附录B 防误动程序块编码