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1、天然气深冷装置天然气深冷装置深冷装置的概况深冷装置的概况nn萨南深冷装置是天然气分公司向大庆石化公司提供化工原料的主要产能装置之一，位于大庆萨南油田采油二厂二矿。该装置由西德林德公司设计，于1987年12月建成投产。装置采用燃气轮机驱动原料气压缩机增压，双级膨胀无辅助制冷工艺。该装置关键设备燃气轮机为英国RUSTON公司制造，原料气压缩机为德国DEMAG公司制造，膨胀机为美国ROTOFLOW公司制造。整套装置采用FOXBORO公司的DCS集散控制，具有较高的自动化程度和较低的能耗。投产以来，燃气轮机、原料气压缩机经多次维修和改造，膨胀机、冷箱等设备已更换。DCS系统升级到IASERIES，燃气
2、轮机控制系统从MKI升级到MKII。深冷工艺原理深冷工艺原理n深冷装置是用来实现天然气加工工艺中的轻烃回收。n利用原料气中各组分沸点不同，冷凝温度不同的特点，在逐步降温过程中，将沸点较高的烃类冷凝分离出来。该法的特点是需要提供足够的冷量使气体降温。冷量有用冷剂制冷的，有用气体膨胀制冷的，或者联合应用两种制冷工艺的。n根据所提供冷量的级位可将其分为浅冷和深冷。冷源冷源n冷量可有两种冷源产生，即外加冷源，膨胀机自身制冷。n外加冷源：一般采用氨制冷循环，丙烷制冷循环或氟里昂制冷循环，若单独采用外冷源时一般为浅冷工艺。n膨胀机制冷：采用膨胀机制冷的装置，靠膨胀机出口低温气体作为主要冷源，一般用于深冷工
3、艺。n膨胀机制冷与外加冷源相结合：补充膨胀机冷量供给不足，降低高压气体的冷凝温度。深冷主要流程深冷主要流程nn原料气从湿气阀组进入南压深冷处理装置，经原原料气从湿气阀组进入南压深冷处理装置，经原料气压缩单元料气压缩单元增压增压后，到分子筛后，到分子筛脱水脱水单元进行深单元进行深度脱水，脱水后原料气去冷冻分离单元，通过度脱水，脱水后原料气去冷冻分离单元，通过丙丙烷制冷烷制冷机组预冷、机组预冷、膨胀机制冷膨胀机制冷和和脱甲烷塔分离，得到干气和轻烃。深冷干气少部分作为得到干气和轻烃。深冷干气少部分作为站内燃料站内燃料气，其余做为商品气进入外输气系统；轻烃去罐气，其余做为商品气进入外输气系统；轻烃去罐
4、区储存，经外输泵加压后输往轻烃总库；污水排区储存，经外输泵加压后输往轻烃总库；污水排至污水处理装置，处理合格后向水渠排放。至污水处理装置，处理合格后向水渠排放。南压深冷装置燃气轮机简介南压深冷装置燃气轮机简介燃气轮机是南压深冷装置核心的动力设备，由它驱动一台原料气燃气轮机是南压深冷装置核心的动力设备，由它驱动一台原料气三级增压的离心式压缩机。该燃机是由英国罗斯通（三级增压的离心式压缩机。该燃机是由英国罗斯通（RustonRuston）公司制）公司制造，型号为：造，型号为：“TORNADOTORNADO”（旋风式），是（旋风式），是TB-5000TB-5000系列的发展，属系列的发展，属于于70
5、007000系列，是系列，是双轴重型工业燃气轮机双轴重型工业燃气轮机。深冷装置使用的燃气轮机是。深冷装置使用的燃气轮机是由由空气压缩机空气压缩机、燃烧室燃烧室、透平等透平等主要部分组成。主要部分组成。燃气轮机工作原理燃气轮机工作原理nn燃气轮机采用开式等压循环。空气在环境温度和压力下通燃气轮机采用开式等压循环。空气在环境温度和压力下通过过滤器被吸入压缩机。空气通过压缩机的过过滤器被吸入压缩机。空气通过压缩机的1515级转子叶片级转子叶片，空气的压力升高、速度增加，同时定子叶片使气体速度，空气的压力升高、速度增加，同时定子叶片使气体速度的增加转变为压力的增加，最终空气达到最大压力后离开的增加转变
6、为压力的增加，最终空气达到最大压力后离开压缩机。压缩机。nn该高压空气流入燃料室，在燃烧室内，燃烧使气体达到最该高压空气流入燃料室，在燃烧室内，燃烧使气体达到最高温度值，及最大的体积增加。热的燃气离开燃烧室进入高温度值，及最大的体积增加。热的燃气离开燃烧室进入压缩机透平，此时燃气的一部分热能和压力能用于驱动压压缩机透平，此时燃气的一部分热能和压力能用于驱动压缩机和辅助齿轮箱；另一部分继续流入动力透平，转变成缩机和辅助齿轮箱；另一部分继续流入动力透平，转变成有用功由输出轴输出。最后，燃气膨胀到常压，离开透平有用功由输出轴输出。最后，燃气膨胀到常压，离开透平排入到大气中。在冬季，燃气的余热用于余热
7、炉。排入到大气中。在冬季，燃气的余热用于余热炉。nn燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。能独立运行后，起动机才脱开。内部结构内部结构nn燃烧室和涡轮不仅工作温度高，而且还承受燃气燃烧室和涡轮不仅工作温度高，而且还承受燃气轮机在起动和停机时，因温度剧烈变化引起的热轮机在起动和停机时，因温度剧烈变化引起的热冲击，工作条件恶劣，故它们是决定燃气轮机寿冲击，工作条件恶劣，故它们是决定燃气轮机寿命的关键部件。为确保有足够的寿命，这两大部命的关键部件。为确保有足够的寿命，这两大部件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片
8、等，须件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片等，须用镍基和钴基合金等高温材料制造，同时还须用用镍基和钴基合金等高温材料制造，同时还须用空气冷却来降低工作温度。空气冷却来降低工作温度。nn对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须有完善的调节保安系统，此外还需要配备良好的有完善的调节保安系统，此外还需要配备良好的附属系统和设备，包括：起动装置、燃料系统、附属系统和设备，包括：起动装置、燃料系统、润滑系统润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。、空气滤清器、进气和排气消声器等。燃气轮机安全问题燃气轮机安全问题燃气轮机是南压深冷装置核心的动力设燃气轮机是南压
9、深冷装置核心的动力设备，它运行的好坏决定了深冷装置的开工备，它运行的好坏决定了深冷装置的开工率。燃气轮机运行的安全可靠性在很大程率。燃气轮机运行的安全可靠性在很大程度上取决于对机组的精心维护及出现故障度上取决于对机组的精心维护及出现故障后应及时、正确的排除。后应及时、正确的排除。故障故障1.1.燃机在启动过程中燃机在启动过程中“热挂热挂”2.2.压气机喘振压气机喘振3.3.机组运行振动大机组运行振动大4.4.点火失败点火失败5.5.燃烧故障燃烧故障6.6.启动不成功启动不成功7.7.燃机大轴弯曲燃机大轴弯曲8.8.燃机轴瓦烧坏燃机轴瓦烧坏9.9.燃机严重超速燃机严重超速10.10.燃机通流部分
10、损坏燃机通流部分损坏11.11.润滑油温度高润滑油温度高12.12.燃机排气温差大燃机排气温差大13.13.燃气轮机故障原因燃气轮机故障原因“热挂热挂”的原因：的原因：nn（11）启动系统的问题。启动柴油机出力不启动系统的问题。启动柴油机出力不足；液力变扭器故障等。足；液力变扭器故障等。nn（22）压气机进气滤网堵塞、压气机流道脏压气机进气滤网堵塞、压气机流道脏，压缩效率下降。，压缩效率下降。nn（33）燃机控制系统故障。燃机控制系统故障。nn（44）燃油雾化不良。燃油雾化不良。nn（55）透平出力不足。透平出力不足。产生压气机喘振的原因产生压气机喘振的原因nn压气机喘振主要发生在启动和停机过
11、程中压气机喘振主要发生在启动和停机过程中。引起喘振的原因主要有：机组在启动过。引起喘振的原因主要有：机组在启动过程升速慢，压气机偏离设计工况；机组启程升速慢，压气机偏离设计工况；机组启动时防喘放气阀不在打开状态；停机过程动时防喘放气阀不在打开状态；停机过程防喘放气阀没有打开。防喘放气阀没有打开。机组运行振动大的原因机组运行振动大的原因nn引起燃气轮机运行振动的原因较多，对机组安全运行构成威胁，因此应高度引起燃气轮机运行振动的原因较多，对机组安全运行构成威胁，因此应高度重视。下面列举部分引起机组振动的情况：重视。下面列举部分引起机组振动的情况：（11）机组启动过程过临界转速机组启动过程过临界转速
12、时振动略微升高，属正常现象，但在临界转速后振动会下降。按正常程序启时振动略微升高，属正常现象，但在临界转速后振动会下降。按正常程序启动燃气轮机时，机组会快速越过临界转速，如果由于升速慢引起振动偏高，动燃气轮机时，机组会快速越过临界转速，如果由于升速慢引起振动偏高，应检查处理升速较慢的原因。应检查处理升速较慢的原因。（22）启动过程中由于压气机喘振引起的振动启动过程中由于压气机喘振引起的振动偏高，喘振时压气机内部发出偏高，喘振时压气机内部发出“嗡嗡嗡嗡”声，对这种情况应检查压气机喘振的声，对这种情况应检查压气机喘振的原因和对机组带来的不良影响。原因和对机组带来的不良影响。（33）机组启停后没有按
13、冷机程序执行，或机组启停后没有按冷机程序执行，或冷机过程对气缸和转子的非均匀性冷却，致使燃气轮机转子临时性弯曲，造冷机过程对气缸和转子的非均匀性冷却，致使燃气轮机转子临时性弯曲，造成在启动过程中晃动量大，引起振动偏大。成在启动过程中晃动量大，引起振动偏大。（44）转子存在动不平衡引起的转子存在动不平衡引起的振动偏高，必须对转子进行动平衡来消除。振动偏高，必须对转子进行动平衡来消除。（55）由转子内部缺陷（拉杆螺由转子内部缺陷（拉杆螺栓紧力不均、轮盘接触不良等）引起的振动，反映在启动过程（特别是冷态栓紧力不均、轮盘接触不良等）引起的振动，反映在启动过程（特别是冷态启动更为突出）和运行初期的振动较
14、高，但运行一段时间后振动有所下降，启动更为突出）和运行初期的振动较高，但运行一段时间后振动有所下降，这种情况主要反映出转子在启动后传热不均匀引起转子局部变形，可通过延这种情况主要反映出转子在启动后传热不均匀引起转子局部变形，可通过延长启动时间来解决，但严重时需要对转子进行解体大修。长启动时间来解决，但严重时需要对转子进行解体大修。（66）由于轴承损由于轴承损坏而引起的振动偏大，一般同时会伴随着机组惰走时间偏短，那需要更换轴坏而引起的振动偏大，一般同时会伴随着机组惰走时间偏短，那需要更换轴承；油膜振荡也会引起振动偏大。承；油膜振荡也会引起振动偏大。（77）由于动静部件相磨引起的振动偏大由于动静部
15、件相磨引起的振动偏大。（88）由于套齿联轴器或传动齿轮磨损，接触不良也会引起机组的异常振由于套齿联轴器或传动齿轮磨损，接触不良也会引起机组的异常振动。动。（99）转子中心偏离引起振动大。转子中心偏离引起振动大。（1010）基础不牢、机组地脚螺栓松基础不牢、机组地脚螺栓松动、机组滑销系统在热膨胀时受阻等，也可能引起机组振动偏高。动、机组滑销系统在热膨胀时受阻等，也可能引起机组振动偏高。点火失败的原因点火失败的原因nn点火失败的主要原因有：点火故障（点火点火失败的主要原因有：点火故障（点火线圈及点火变压器故障）；燃油系统及燃线圈及点火变压器故障）；燃油系统及燃油控制系统故障；雾化空气系统故障、燃油
16、控制系统故障；雾化空气系统故障、燃油喷嘴结焦堵塞等等。油喷嘴结焦堵塞等等。燃烧故障的原因燃烧故障的原因nn燃烧不完全或个别燃烧室燃烧不良导致出口温度燃烧不完全或个别燃烧室燃烧不良导致出口温度不均匀，透平出口处的最大排气温差超过允许值不均匀，透平出口处的最大排气温差超过允许值，便引发燃烧故障报警；引起故障的原因主要有，便引发燃烧故障报警；引起故障的原因主要有：燃油进油量不均匀（主要有流量分配器故障、：燃油进油量不均匀（主要有流量分配器故障、燃油喷嘴堵塞、燃油管道堵塞等）；雾化不良（燃油喷嘴堵塞、燃油管道堵塞等）；雾化不良（主要有雾化空气系统故障、燃油压力偏低等）；主要有雾化空气系统故障、燃油压力偏低等）；燃油喷嘴故障（喷嘴变形）、燃烧室及过渡段故燃油喷嘴故障（喷嘴变形）、燃烧室及过渡段故障等；压气机故障；压比低、燃烧及掺冷空气不障等；压气机故障；压比低、燃烧及掺冷空气不足；透平故障（主要有流道堵塞、叶片变形等）足；透平故障（主要有流道堵塞、叶片变形等）。燃机排气温差大燃机排气温差大nn燃机排气温
