摘 要：介绍二氧化碳压缩机转速大幅波动情况，根据工艺操作和实际拆卸检修结果，分析转速波动的原因，采取相应的解决措施，取得较好的效果。

关键字：低压调节阀 控制油滑阀 转速波动

1 概述

中海石油化学股份有限公司化肥一部尿素装置二氧化碳压缩机原动机为抽汽注汽凝汽式汽轮机，由意大利新比隆公司制造，型号EHNK32/36，主要由转子、气缸、盘车装置、调速控制部分、联锁保护装置及表面冷凝器组成，参数见表1。

表1 汽轮机主要参数

汽轮机低压调节阀的作用是将合成氨装置来的压力5MPa、温度380℃的高压蒸汽转换为压力2.45MPa、温度300℃的中压过热蒸汽，供尿素装置使用。抽汽量的大小由汽轮机低压调节阀调节。工作原理为：主控改变抽汽参数，高压和低压调节阀做出相反的调节，抽汽压力上升，高压调节阀关小，低压调节阀开大；抽汽压力下降，高压调节阀开大，低压调节阀关小。保证抽出蒸汽满足工艺需要而汽轮机功率不变。执行动作原理：主控在DCS上输出数字信号经电液转换器作用后将二氧化碳机组调速器的输出电流转换为二次油压，二次油通过放大执行机构改变到动力缸的进油和排油量，从而使动力活塞的位置发生变化，带动执行连杆达到开大或关小调节阀的目的。

2 问题的出现

1996年装置投产运行以来，汽轮机运行工作状况基本平稳。其转速略有波动，但是在合理可接受范围内。总的来说操作线性比较稳定，未出现异常现象。

2014年底装置大修结束后，汽轮机单试合格，转速稳定。2015年1月14日装置开车完毕后，汽轮机转速出现大幅波动，见表2。

表2 主控显示汽轮机转速变化及蒸汽压力、流量变化

由表2看出，汽轮机转速波动达到85r/min，抽汽流量波动2.7t/h，合成氨装置来的主蒸汽波动1.1t/h。相对应机组振动、位移均出现大幅波动，机组运行存在重大安全隐患。

3 原因分析

1）机械原因。根据2014年底装置拆盖大修相关资料显示，汽轮机及压缩机转子、汽缸、盘车装置等均没有出现异常情况。该原因排除。

2）仪表原因。检查现场主蒸汽流量表、抽汽压力表、抽汽流量表、转速测点，校验确认数据正常。现场确认压缩机二氧化碳二段回一段调节阀、二段放空阀、四段回一段调节阀、四段放空阀，阀位正常。确认二氧化碳工艺段间安全阀正常。

3）工艺原因。根据在线跟踪发现，当时装置负荷较低，较平稳，系统未作较大调整。合成氨装置来的主蒸汽（压力3.8MPa、温度380℃）没有改变。

2015年1月14日19：20尿素主装置生产正常后，二氧化碳压缩机转速稳定，主蒸汽、抽汽稳定。1月15日2：30，主装置抽汽耗量增加，机组转速开始小幅波动。1月15日4：00，系统加负荷，抽汽耗量增大，机组转速波动继续增大，最高波动达到120r/min。初步分析认为：汽轮机高压调节阀与低压调节阀调节不灵敏，造成汽轮机转速波动。

4 故障确认及处理

4.1 确认汽轮机低压调节阀故障

2015年2月6日凌晨，二氧化碳压缩机转速波动大，调速器内部卡件故障跳车，立即对机组做静态调试试验，并分别对汽轮机高压调节阀与低压调节阀调节进行校对，结果见表3、表4。

表3 汽轮机高压调节阀（48格）校对数据

表4 汽轮机低压调节阀（46格）校对数据

由表3和表4可以看出，汽轮机高压调节阀调节过程准确到位，而且阀位和二次油成对应关系，而低压调节阀调节过程卡涩，在50%以下阀位调节平稳，50%以上阀位调节时出现故障，机组正常运行时，低压调节阀开度区间为（75%～85%），所以最终确认汽轮机低压调节阀故障是引起汽轮机转速波动的主要原因。

4.2 汽轮机低压调节阀故障分析

如图1所示，二次油压是作用在旋转滑阀的底部，与上部反馈弹簧的力相平衡时滑阀处于稳定状态。二次油压的作用主要是改变到动力缸的进油和排油量，从而使动力缸活塞的位置发生变化，达到开大或者关小调节阀的目的。若二次油压增加，错油门滑阀向上移动，动力油经滑阀套筒上侧窗口进入到动力缸活塞的上部，而动力缸活塞的下部与排油口连通，活塞在油压差的作用下向下移动，通过杠杆连接使调节阀开大，机组又达到新的稳定工况。在动力活塞向下移动的同时，复原（反馈）滑板向下移动，由于滑板有一定斜度，推动脚架逆时针转动，使杠杆右端向下，作用在压缩弹簧上时错油门滑阀向下移动，回到中间位置，又挡住动力缸的窗口，动力缸活塞便停止运动。

图1 汽轮机低压调节阀结构

正常生产时，滑阀一直保持旋转，目的是防止滑阀卡涩、调节滞后，在旋转过程中能保持较高的灵敏度，对调节器的调节信号能立即响应。滑阀依靠动力油从活塞中部4个径向孔进入滑阀上部的轮盘里，从顶部3个径向小孔沿切线方向喷出，借助液体喷出的反作用力而进行旋转。滑阀结构如图2所示。

图2 滑阀结构

2015年2月6日，拆开低压调节阀错油门，检查发现低压调节阀滑阀内小孔堵塞，滑阀旋转不平衡，导致滑阀卡涩，致使低压调节阀调节滞后，调节出现大幅波动。小孔堵塞原因是：二氧化碳压缩机润滑油距上次更换时间已经过去2a，期间未安排对油箱进行清理，润滑油内积累了大量类似油泥物的杂质，最终造成低压调节阀滑阀内小孔堵塞。

4.3 故障处理

对低压调节阀滑阀小孔进行清理，并对低压调节阀油缸及二次油管线进行检查清理，排除潜在风险。

2015年2月6日晚，二氧化碳压缩机开车正常，机组主蒸汽流量、抽汽压力和流量、振动、位移平稳，机组转速波动在5r/min以内，见表5。

表5 故障处理后汽轮机转速变化及蒸汽压力、流量变化

5 预防措施

5.1 机械方面

利用每次停车机会对机组进行静态调试，检查汽轮机高、低压调节阀的灵敏性，并对滑阀进行清理，防止滑阀小孔再次堵塞。

5.2 工艺方面

启动滤油机对润滑油杂质进行清理。密切关注润滑油滤网前后压差，压差高及时切换。利用下次大修机会彻底清理油箱，并更换润滑油。更换过程中严格遵循三级过滤原则，从源头杜绝润滑油遭到杂质污染。

6 结束语

大型压缩机机组的控制和操作是比较复杂的系统，任何一个环节出问题都会影响机组的安全运行。蒸汽调节阀的状态是否良好直接影响到机组输出的功率以及运行工作状况，这次低压调节阀故障，原因非常简单，却令人深思。一方面要对机组进行精心操作和维护，另一方面应注意关注机组参数的细微变化，及时发现机组在运行过程中出现的异常情况，以保障机组时刻处于安全良好的运行状态。