摘要：经过抚顺石化80万t/a年乙烯设备的乙烯制冷紧缩机的规划制作及投运的成功案例，阐述了沈鼓首套国产化的大型乙烯制冷紧缩机的结构规划、低温资料的挑选及加工，并对机组的工作效能进行了实验及投用数据的具体剖析核算，为大型乙烯制冷紧缩机的国产化推行供给重要的依据。
　　关键词：国产；大型；乙烯制冷紧缩机；效能
　　中图分类号：TQ052文献标识码：A文章编号：1671-0460（2016）05-1036-04
　　PerformanceAnalysisofDomesticLargeEthyleneRefrigerationCompressor
　　LINHai，ZHOUDian-ying，LINan，SUNBo
　　（FushunPetrochemicalCompany，LiaoningFushun113001，China）
　　Abstract：Basedondesignandmanufactureandcommissioningofethylenerefrigerationcompressorusedin800kt/aethyleneplantofFushunpetrochemicalcompany，structuredesign，cryogenicsteelchoiceandmanufacturingprocessofthefirstdomesticlargeethylenerefrigerationcompressorwereillustrated.Theperformanceoftheethylenerefrigerationcompressorwastested，andcommissioningdatawereanalyzed.
　　Keywords：large-scale；ethylenerefrigerationcompressor；performance
　　乙烯制冷紧缩机是各类乙烯设备十分要害的核心设备，为乙烯设备的乙烯制冷体系供给紧缩及循环的动力。与普通的离心紧缩机相比，乙烯制冷紧缩机组的规划难点是热力转化及气动功能，以及高效合理的级间匹配，具体有如下技能特色：1）气动特性杂乱；2）组分单一，分子量大；3）段间有抽气、加气等型式；4）选用高效叶轮；5）转子及定子均选用低温资料。
　　百万吨级乙烯制冷紧缩机组国产化现在尚归于新式范畴，对于运用厂家和规划制作单位都存在着必定的风险[1]。在乙烯设备三大机组中，乙烯制冷机组规划制作技能在国内是最缺少成绩和经验的，尤其是在低温资料及低温资料的焊接技能方面，之前国内倘无整机的规划和制作成绩，一直是国外垄断[2]。
　　抚顺石化公司80万t乙烯技能改造工程配备国产化作业，一直得到国家发改委的关心和支持，由沈阳鼓风机集团股份有限公司（以下简称沈鼓）与抚顺石化公司合作，一起担任首台大型乙烯制冷紧缩机国产化的规划、制作、实验和使用项目，实施乙烯制冷紧缩机组的国产化。沈鼓从2009年开端对这套乙烯制冷紧缩机进行规划研制，并开端机体的制作，于2012年5月至10月相继进行单机试车、联动试车及实物料开车。因而，该进程对首套国产化大型乙烯制冷紧缩机组的投产工作进行效能剖析具有重要意义，也为国产化大型紧缩机设备的研制才能和技能水平供给充沛依据。
　　1乙烯制冷紧缩机的规划制作
　　抚顺石化公司的这套乙烯制冷紧缩机组首要由离心紧缩机、蒸汽透平、凝液体系、润滑油站及操控体系等组成，总成规划制作为沈鼓集团，原动机为杭州蒸汽透平集团出产的抽汽凝汽式蒸汽透平。
　　乙烯制冷机组为乙烯制冷分离体系供给三种等级的低压乙烯冷剂：-57，-80，-101℃，在各段均设有防喘振最小流量线。
　　乙烯制冷紧缩机设备参数首要有：类型：离心式；段数：五段；进口压力：0.01MPa；进口温度：-101℃；出口压力：3.789MPa；出口温度：75℃；分子量：28.1；额定功率：13088kW；
　　1.1乙烯制冷紧缩机本体的规划选型
　　针对中国石油抚顺石化公司的这套乙烯离心紧缩机组的操作参数要求，尤其是一段到五段温度压力的改变，终究规划制作计划为两个缸体组合的多级离心紧缩机，一个低压缸和高压缸。低压缸分为三段，设备乙烯气体进入低压缸内经过二段、三段加气一起紧缩后由三段出口排出，并有一路三段抽气调理（见图1）。高压缸分为两段，低压缸紧缩后的乙烯气再进入高压缸中，分两段排出进入用户体系管网中，作为不同的制冷介质（见图2）。低压缸和高压缸别离为水平剖分和垂直剖分，类型别离为3MCL806与3BCL527，紧缩机由五段十三级组成，低压缸三段六级，高压缸两段七级，共计十三个叶轮，选用1Ni9低温资料精加工制作（见图3-4）。
　　乙烯紧缩机进口温度为-101℃，这对于高速旋转的紧缩机来说是最大的难点。沈鼓集团经过与意大利新比隆公司、德国德马格等公司在规划、制作、检验技能方面的合作，已经掌握了低温钢焊接和热处理技能。尤其是具有了世界领先的运用1Ni9资料作为乙烯紧缩机叶轮的成绩及技能储备。1Ni9钢是含镍量为8.5%～9.5%的超低温低碳钢，在-196℃有优异的强韧性，与具有优良功能的不锈钢相比，有杰出的低温韧性、高强度，经济性较好。[3]因而在本台乙烯紧缩机的机壳、隔板、叶轮、主轴等要害部位很多选用了1Ni9菜料，并再叶轮等部位进行了很多的1Ni9资料焊接及热处理实验。
　　1.2机组操控规划选型
　　依据紧缩机及设备蒸汽平衡需求，乙烯制冷紧缩机的驱动设备挑选抽汽凝汽式蒸汽透平（Turbine），这样不仅保证了能耗的节省、转速的调理，还有利于设备蒸汽及凝液体系的平衡操控。该蒸汽透平经过具体规划，终究断定类型为ENK40/56/25，其间E表明抽汽式；N表明正常进汽参数最高为10MPa（a），510℃；K表明凝汽式。后面数字表明各段转子末级根径尺寸，40表明φ400mm。
　　转速调理回路是蒸汽透平调理体系的根本环节，该回路首要由转速传感器、转速操控器（与监控体系同由CCC体系操控）、电液转换器、油动机和调理汽阀组成。转速操控体系CCC接受来自三个转速传感器变送的蒸汽透平转速信号，将接收到的转速信号与转速内部设定值进行比较后输出4～20mA的电信号给电液转换器，再经电液转换器转换成二次油压（0.15～0.45MPa），二次油别离经过高低压油动机操作高低压调理汽阀，调理进汽量，完结转速调理。
　　喘振操控也是经过CCC操控体系来完结的。在喘振操控画面中，十字型的点是当前机组作业点，此坐标轴横坐标是入口流量差压除以入口压力、纵坐标是出口压力除以入口压力。红线是喘振线，作业点抵达喘振线或许在喘振线的左侧，就代表机组发生了喘振。黄线是防喘振线，它是动态的，在机组作业点剧烈波动时，防喘振线会自动靠向右侧，完结预开阀保护机组（见图5）。
　　2乙烯制冷紧缩机的工作效能剖析
　　2.1气动功能实验剖析
　　为了验证乙烯制冷紧缩机3MCL806+3BCL527的规划、加工制作质量、气动功能指标，有必要模拟各段抽气、加气的工作状况，各段气动参数见表1[4]。
　　ASMEPTC10-1997标准规则有两种实验型式，Ⅰ型实验需求运用指定气体和指定条件，该紧缩机组在用户现场工作的首要作业介质为乙烯气体，在制作厂进行的气动功能实验，不具备真实气体的条件，故不能满意ASMEPTC-10中Ⅰ类实验的条件，依据介质特色，采取以代用气体进行热力功能实验的计划，即用二氧化碳气体替代乙烯气体，因而挑选Ⅱ型实验。ASMEPTC10-1997标准规则Ⅱ类型实验，实验工作条件与规划工作条件之间机械丢失不得超过总轴功率的10%。实验示意图见图6-7。
　　为了得到真实气体的功能，需将实验气体测得的这些功能参数进行数据核算，按ASMEPTC-10标准进行功能核算与换算，换算成规划条件下紧缩机的热力功能参数，进而断定规划指定工况下功能结果。需求核算的参数首要有：
　　a）紧缩机的进口容积流量；
　　b）紧缩机的升压或压比；
　　c）紧缩机的多变能量头；
　　d）紧缩机的轴功率；
　　e）紧缩机的功率；
　　f）紧缩机的喘振极限。
　　经过这些功能参数，可得到紧缩机在规划转速下的流量、压比（或多变能量头）、轴功率曲线，以及与紧缩机功率之间相互关系。由于乙烯紧缩机是选用低压缸、高压缸分缸进行气动功能实验，因而功能曲线的核算及绘制分成五段进行，而整机功能曲线则需由各段功能曲线叠加而得到。
　　气动功能实验查核结论见表2-6。
　　综上所述，整套机组的流量误差、压比误差、轴功率误差都在答应规模，气动功能实验查核合格。
　　2.2实物料工作效能剖析
　　抚顺石化80万t/a乙烯设备在2015年1月23日开端对设备各项技能指标进行了72h的全面标定，设备标定负荷98.54%，其间乙烯精馏体系负荷97.25%～110.40%，体系处于满负荷工作，工作正常产品合格，乙烯的收率到达了33.62%。其间乙烯制冷紧缩机工作参数剖析见表7。
　　其间在标定期间紧缩机透平没有投用抽气，选用了全冷凝的操作，蒸汽透平进汽62.7～65.6/h，依据功率-流量曲线（见图8），实践功率经过最下面一条Me=0t/h线换算，可求得为12526～13327kW，为额定功率15808kW的79.24～84.31%。因而，经过对设备标定期间工作负荷及工作状况剖析可以看出，乙烯制冷紧缩机组可以满意设备高负荷条件下平稳工作，满意机组效能要求。
　　3结束语
　　经过以上机械功能、气动功能及实践工作效能等多方面的实验及工作剖析，沈鼓集团自行规划制作的大型离心式乙烯制冷紧缩机各方面功能悉数符合规划要求，规划、制作和安装质量到达国际相关的技能标准和原则，大型乙烯制冷组也成功完结了国产化出产，将为我国乙烯产业降低很多出资，发明巨大效益，也标志着我国乙烯配备制作逐步向国际化跨进。
　　参考文献：
　　[1]兴化.百万吨级乙烯紧缩机计划经过论证[N].中国化工报.2007-03-15（2）.
　　[2]殷宇晗.依托百万吨级工程力促大型乙烯设备国产化[N].中国工业报.2006-04-24（3）.
　　[3]吕立博，刘向东.1Ni9钢在乙烯紧缩机上的使用[J].风机技能，2010，冷库安装（4）：36-38.
　　[4]ASMEPTC10-1997.紧缩机和排气机的功能测验标准[S].
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