0 前言

某公司年产60万t甲醇装置中的合成气压缩机由沈阳鼓风机集团有限公司生产，型号为3BCL609；压缩机的驱动设备采用杭州汽轮机股份有限公司生产的单缸抽汽凝汽式蒸汽轮机，共17级叶轮，型号为ENK40/36/60。该压缩机是一缸三段共9级叶轮结构，第一段和第二段压缩新鲜合成气，共有8级叶轮；第三段为循环气压缩段1级叶轮，压缩经合成塔反应并脱除甲醇后的气体 （即循环气）。为了防止工艺气体外泄，压缩机轴端采用带中间迷宫式的串联式干气密封系统。

根据CTR媒介智讯研究显示，2017年，中国广告市场整体增长4.3%，而其中报纸广告刊例花费下降了32.5%，广告面积下降27.3%，是传统媒介中下跌最为严重的。传统报业广告收入面临严峻挑战，这与读者阅读习惯的改变以及新媒体的冲击密切相关。

该甲醇装置试运行两年多来，合成气压缩机由最初的氮气工况转化为二氧化碳工况，由低负荷（80%）提升至高负荷 （100%）。但是随着工况的改变，压缩机负荷的逐渐提高，压缩机非驱动端止推瓦的温度逐渐升高，几乎达到联锁值，给机组运行带来安全隐患，使该装置到达了高负荷运行的瓶颈。为此，与相关技术人员沟通并经过多次分析、计算、研究后，最终决定将转子平衡盘进行扩大改造。改造方案实施后，机组各项参数运行正常，改造效果显著，使问题得到了很好地解决。

1 工作原理及工艺流程

1.1 工作原理

合成气压缩机为离心式压缩机，其工作原理 [1]是气体进入离心式压缩机的叶轮后，在叶轮叶片的作用下，一边跟着叶轮作高速旋转，一边在旋转离心力的作用下向叶轮出口流动，并受到叶轮的扩压作用，提高了其压力能和动能。气体进入扩压器后，动能进一步转化为压力能，再通过弯道、回流器流入下一级叶轮进一步压缩，从而使气体压力达到工艺要求。

其驱动设备汽轮机主要是通过中压蒸汽在内部进行两次能量的转化，使其做功。第一次能量的转化是热能转化为动能：中压蒸汽经过喷嘴 （静叶栅）后压力降低，通过产生高速气流来实现内能转换为动能。第二次能量转换是动能转化为机械能：高速蒸汽的冲击力使叶轮高速旋转，并传递力矩，输出机械能。

1.2 工艺流程

界区外的合成气与来自氢回收装置的富氢气相混合后，形成流量为19036 Nm3/h，温度为30℃，压力为3.0 MPa（G）的混合新鲜合成气。气体进入分离器进行气液分离，之后新鲜合成气进入低压段经过4级叶轮压缩后抽出缸外，再经冷却分离器降温分离后进入高压段压缩。经过4级叶轮压缩后的气体压力9.0 MPa（G），温度为106.1℃，该高压气体被送至合成工段。从甲醇分离器得到的循环气压力为8.42 MPa（A），温度为40℃，气体进入压缩机的循环段后被压缩，压力为9.1 MPa（A），温度为49.5℃，最后送至合成工段，与合成新鲜气混合后进入合成塔。

（1）2016年8月8日，系统首次实现了二氧化碳工况下的满负荷 （100%）运行，新鲜合成气进口压力为3.0 MPa，出口压力为8.18 MPa；循环段进口压力为7.78 MPa，出口压力为8.16 MPa，机组运行参数如表1所示。

2 压缩机运行瓶颈分析

（3）2016年8月27日合成气压缩机组开车，装置在CO2工况下运行时其负荷逐渐提升，当负荷达到80%时，新鲜合成气出口压力为7.317 MPa；循环段进、出口压力分别为6.91 MPa，7.3171 MPa；非驱动端止推瓦温度则升至113.2°C。机组运行参数如表2所示。

2.1 压缩机运行数据

为了防止机组发生喘振现象，分别在高压缸出口和循环段出口设置两路防喘振控制线。一路气体从高压段出口引出，通过防喘振控制阀调整后，经换热器冷却返回低压段入口；另一路气体从循环段出口引出，通过防喘振控制阀调整后，经换热器冷却返回循环段入口。

 

表1 2016年8月8日机组运行参数

  

轴位移/m m循环段进口流量/（N m 3·h-1）0.358 0.289 109.6 84.4 7660 42 19 0 185634 381445轴位移/m m非驱动端止推瓦度/°C非驱动端止推瓦度/°C转速/（r·m i n-1）上油温度/°C新鲜气防喘振阀位/%循环段防喘振阀位/%新鲜气进口流量/（N m 3·h-1）

由表1可知，非驱动端止推瓦有一个测温点为109.6℃，超过报警值，处于报警状态，另一测温点为84.4℃，设备运行情况不佳。

由机组运行参数可知，装置虽然成功实现了工况转变，但若在二氧化碳工况下长周期高负荷运行，则会导致非驱动端止推瓦温度偏高，甚至引起联锁跳车，存在安全隐患。对机组气动参数进行了模拟计算后发现，非驱动端止推瓦温度的升高与气体组份变化关系不大，而是由叶轮轴向力不平衡引起的，因此需重新对转子轴向力进行调整。

为了更好地应对传统桥梁施工费力、费时以及行车质量较差等问题，预应力混凝土的连续钢构桥梁逐渐在市场中普及，并且成为许多中大型工程的首选。随着施工数量的不断增多以及施工安全性要求的不断提高，再加上桥梁建造时间、承重能力等问题越发严峻，要求施工质量的控制与管理需要持续性提高。对此，探讨预应力混凝土连续钢构桥梁施工质量控制具有重要意义。

  

图1 合成气压缩机瓦块上的积碳现象

该合成气压缩机试运行两年多来，随着工况的改变，负荷的提高，压缩机的运行参数发生变化，非驱动端止推轴承温度不断升高，超出报警值并仍有上涨趋势 （止推轴承正常运行温度值不大于90℃，报警值为105℃，联锁跳车值为120℃），给装置运行带来了极大的安全隐患。

通过技术人员的分析研究发现，降低轴向力最直接有效的方法就是增加平衡盘 (平衡鼓)的直径。经过计算，平衡盘直径增加12 mm，可使该转子轴向力降低40%以上，轴承合金面接触压强明显降低，其表现就是主推力轴承瓦温降低。平衡盘局部改造前和改造后的对比如图2所示。

利用上面的数据，可以求出每单位产品所需直接要素。再根据上一节的公式，可以求出每单位产出所需的直接和间接要素之和，见表4。

（2）2016年8月16日，在机组运行负荷、压力、上油温度没有变化的情况下，非驱动端止推瓦温度突然上升到117°C，达到了机组高报警值。若瓦温继续升高，将达到联锁值，尽管跳车联锁为二选二，但长期运行不仅会损坏轴承和转子，还会造成大系统停车，造成不可估计的损失。为此操作人员立即采取措施对其进行了调整，尽管温度回到107°C左右，但仍高于报警值。8月22日，系统短暂停输对合成气压缩机进行检查，发现瓦块上有严重积碳现象 （如图1所示）。考虑到设备的轴位移不是很大，非驱动端另一测温点温度正常，决定先对瓦块进行研磨修复并将油楔增大后回装。同时对温度探头进行排查，确保测温元件使用正常。

 

表2 2016年8月27日机组运行参数

  

轴位移/m m循环段进口流量/（N m 3·h-1）0.415 0.299 113.2 80.5 7200 35.5 49 0 195634 377445轴位移/m m非驱动端止推瓦度/°C非驱动端止推瓦度/°C转速/（r·m i n-1）上油温度/°C新鲜气防喘振阀位/%循环段防喘振阀位/%新鲜气进口流量/（N m 3·h-1）

2.2 问题分析

在本文研究中显示，实验组患者在使用需要层次理论后，其心理状况有所好转，焦虑情绪有所降低，相比于参照组，护理效果更好，质量更高，组间数据差异有统计学意义（P＜0.05）。另外，在护理满意程度方面，实验组共有48例患者对护理满意，护理满意度高达96%，参照组共有41例患者对护理满意，护理满意度为82%，实验组的护理满意度明显高于参照组的护理满意度，两组患者数据资料进行对比，差异有统计学意义（P＜0.05）。

3 压缩机改造方案

随着负荷的提升，循环段压力的增加，瓦温上升迅速，最高可达116°C；当设备负荷下降时，温度也随之降低。因测温元件工作正常，说明该瓦温真实可靠，这种情况下合成气压缩机无法再提升负荷，给装置高负荷运行带来困扰。

  

图2 平衡盘局部改造前和改造后的对比

由于对平衡盘进行了技术改造，与之相关的机壳端盖、密封也需进行改造。改造前后密封间隙不变、密封齿数量及对外接口尺寸均不变，只有内孔增加。密封可先制造好发往现场，在抽芯检修时现场更换。平衡盘的更换则需要对转子进行局部解体，因平衡盘在一侧所以解体工作量较小。更换后转子需要重新做动平衡，以确保设备安全运行。

4 方案实施效果

2017年1月12日，合成气压缩机在二氧化碳工况下运行，系统负荷为100%，新鲜混合气进、出口压力分别为3.0 MPa，7.317 MPa；循环段进出口压力分别为6.91 MPa，7.3171 MPa。机组运行参数如表3所示。

窗墙面积比是指窗户洞口总面积与同朝向建筑立面面积的比值。对于门窗，首先应符合功能要求，如充足的光线可避免白天灯光的使用，减少电能的损耗，同时也要满足通风的要求；要使用保温、隔声，气密性等级、水密性能好的符合国家标准的中空保温玻璃，可以积极使用推广一些先进的材料，如现在示范性项目中用的Low-E玻璃等，以达到节能的目的。

 

表3 2017年1月12日机组运行参数

  

轴位移/m m循环段进口流量/（N m 3·h-1）0.165 0.176 61.6 72.4 7464 44.1 17 0 188735 417241轴位移/m m非驱动端止推瓦度/°C非驱动端止推瓦度/°C转速/（r·m i n-1）上油温度/°C新鲜气防喘振阀位/%循环段防喘振阀位/%新鲜气进口流量/（N m 3·h-1）

由表3可知，在二氧化碳工况下，设备负荷为100%时，非驱动端止推瓦温度为61.6℃，远远小于报警值，且轴位移也有所下降，改造后效果显著，给装置的稳定运行带来了保障。

总之，合成气压缩机组通过对转子平衡盘的扩大改造，解决了该设备在二氧化碳工况下，高负荷运行的瓶颈问题，确保了装置长周期、安全、稳定的运行。

参考文献

[1] 王书敏，何可禹.离心式压缩机技术问答[M].2版.北京：中国石化出版社，2006.