双加压硝酸;四合一机组

理论研究 Theoretical Research

双加压硝酸“四合一”机组安装调试及运行经验830019徐志伟中国化学工程第十一建设有限公司，新疆乌鲁木齐 830019要本文主要介绍了双加压硝酸“四合一”机组的安装、试车、调试工作，分析了大型压缩机组在安装、试车调试 TQ05摘 A 1674-6708 2010 33-0000-00以及运行过程中各个环节主要存在问题，并提出相应的解决方案。关键词硝酸；双加压法；“四合一”机组；安装中图分类号 TQ05文献标识码 A文章编号1674-6708(2010)33-0116-03

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2007

1“四合一”机组简介

7.5

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笔者 2007年参与了新疆天利高新 7.5万 t/年己二酸工程项目建设，其中硝酸工段的核心设备“四合一”压缩机组由陕鼓制造，采用双加压法制备硝酸。“四合一”压缩机组是该项目同类设备中最大的压缩机组，也是该装置的关键设备。双加压法是制备硝酸中一种比较先进的生产工艺，具有设备结构紧凑、生产工艺先进、生产效率高、节能效果明显以及生产安全可靠的优点。“四合一”机组是关联工艺前后过程，向系统提供和从系统回收能量的核心设备，通过该设备，硝酸生产的过程中的主要动力消耗将完全实现系统自行提供，并略有富裕外输。正常运行时不需要外供蒸汽，汽轮机仅用于机组的起动和非正常工况。“四合一”机组的使用在使得工艺流程前后的四个过程组合在一起完成的同时，也使得双加压法硝酸装置显得更加的简洁和完善。双加压法硝酸生产中所用的“四合一”机组是由汽轮机、氧化氮压缩机、空气压缩机、尾气膨胀机以及减速箱组成。汽轮机 14为凝汽式，氧化氮压缩机一般为 3级离心式，空气压缩机可采用 144级动、静叶可调轴流式，尾气膨胀机为第 1级静叶可调 4级轴流式，机组的布置如图 1所示。

试车→中交。在安装的过程中，关键部位安装应该予以高度重视，需注意的关键事项有：垫铁的安装，底座的就位、找平、找正，机组二次灌浆，机组的对中找正﹙主要是机组整体﹚等，在下文中将会作详细的论述。 2.2机组的试车及调试机组的试车应分步进行，主要包括以下 3个步骤： 1)汽轮机单机试车； 2)机组空载试车； 3)机组负载试车。首先在单独试汽轮机运转无问题之后，进行整台机组的空载试车。试车时应按原设计的升速曲线将速度升到第一个速度梯度时，确认轴振动、位移以及轴承的温度和回油情况等是否处于警报值内，若都处于警报值内，说明该机组的安装找正处于优良状态。然后通过确定各单机的临界转速，确认提速过程

中存在的临界转速区，之后可以试着将速度提到不同的梯度，并在该速度下稳定运行一段时间，以确认其工作的稳定性。通过这样一个过程之后，基本上可以确认设计的升速曲线是否具有可行性。 1机组的空载试车完成之后，接着就可以进行机组负载试车。机组负载试车过程中，着重解决的主要问题一般包括： 1)确定空气压缩机的静叶开度。通常机组转速达到到 10 000r/min时才开静叶，空气压缩机则是先开静叶、然后再关防喘振阀，而氧化氮压缩机则是一边开静叶、一边根据压差关防喘振阀，整个操作过程必须有条不紊的进行，操作过程中要特别观察是否有喘振现象，以免造成联锁停机。当需要加载时，应先提高机组的转速，然后开静叶，待转速达到 12 500r/min的同时，静叶开度也必须大于 40%; 2)尾气透平膨胀必须负载作功。机组达到点火条件前必须用大量的蒸汽对锅炉进行预热，一般应使氧化炉过热段的温度达到 180℃,尾气透平的温度在 160℃左右，尾气透平一级静叶关 80%,以使得透平作功。在操作过程中要注意到，尾气透平机的出口温度不能够低于 4℃,在实际操作试车过程中一般在 24℃以上； 3)确定吸收塔的最佳充液条件。在经过反复试验后，应该确认空气压缩机的一次空气量，出口压力以及氧化氮压缩机的出口压力，以保证在达到这些条件之后吸收塔充液处于最佳状态； 4)确定整个机组的点火条件。在吸收塔充液合格之后，经过反复调试，确认汽轮机转速、一次空气量、空气压缩机出口压力、氧化氮压缩机出口压力以及负载等多项数据后，即可得到机组的点火条件。

图 1“四合一”机组布置示意图

2“四合一”机组的安装及试车调试2.1机组的安装由于机组的转速高且功率大，其安装、调试工作是一个相对较庞杂的工程，因此在机组的安装前应根据机组的构成以及运行原理等，制定了一个详细的安装方案和施工过程的统筹计划。在施工人员方面，挑选了技术水平高，具有丰富的作业经验的技术人员、施工人员，组成了一个施工能力较强的队伍，保证了高质、高效的施工过程。在施工工程中，做到了精心组织、合理安排、同时严格要求，确保机组的安装质量。机组的整个安装过程大致可以分为：设备验收进场→基础验收、复测→凝汽器安装→润滑油调节油站及其附属设备安装→汽轮机底座安装、找正→联合底座安装、找正→汽轮机安装→氧化氮压缩机安装→齿轮箱安装→轴流压缩机安装→尾气透平安装→两级射汽抽气冷凝器安装→密封气加热器

、空气加热器安装→放空消音器安装→高位油箱安装→附属管道、设备安装→仪电控制系统安装→控制系统调试→管路试压→吹扫清理→油循环→单机

3“四合一”机组的安装常见问题、运行故障分析及相应的解决方案笔者在己二酸项目建设过程中，经过实践和思考，发现机组在安装过程中易出现的质量问题，并提出了相应的解决方案。对以后安装机组起到一定指导作用。 3.1施工过程中存在的主要问题及解决方案 3.1.1施工过程中主要问题

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Theoretical Research理论研究垫铁的安装、底座的找平、机组的二次灌浆、机组的对中找正等的方法不正确或者安装质量不过关，极易造成机组在安装之后试车过程中产生振动、噪声过大，工作运行不稳定，产生连锁报警的情况，对装置的长久平稳运行产生影响。 3.1.2可行的解决方案 1)垫铁的安装：垫铁的安置采用压浆法安装的方式。按图纸要求，在安放调整垫块的位置凿出 20mm左右的方坑，用混凝土将调整垫块找平、找正后固定好，之后机组的找平找正就可以直接利用调整螺丝在调整垫块上进行调整。该方法可保证垫铁与设备底面间的接触达到 100%,找平更加方便可靠。 2)底座的就位、找正、找平：由于底座下表面及基础面上可能存在油污、锈蚀及灰尘等，底座在起吊前应清除。同时对各个螺栓孔周遍 500mm范围内的基础上表面铲出麻面，麻面深度不小于 10mm,密度以每平方米 3~5点为宜，表面不得有疏松层或油污。底座的位置和水平度可通过底座上的调节螺栓来实现，具体要求如下：机组中心线应与基础中心线一致，偏差不得大于 5mm;标高允许偏差±3 mm~5mm;底座的水平偏差不得超过 0.05mm/ m,横向偏差在 0.1mm/m以下；底座在安装找平后，底座下应用临时垫铁垫实，二次灌浆后可将调节螺栓松开，稍微拧紧地脚螺栓。使用平尺和水平仪检测底座上轴承箱的支承面及机壳的支承面的水平度。 3)二次找正 (1)一次灌浆 5天后进行二次找正，找正之前先将压缩机每个支承板与底板之间插入 4个厚度相同的垫片，垫片规格为 0.1×20mm。 (2)将三盘千分表固定于齿轮箱轴承上，通过调整调平螺丝进行径向和轴向找正；或用水准仪进行标高调整，采用两块精密水平仪进行水平找正。纵向水平度不大于 0.02mm/m~0.05mm/m,横向水平度不大于 0.1mm/m,标高偏差不大于 1mm/m。 4)机组的二次灌浆 (1)在垫板周边 200mm范围内用木板支模，木模必须坚实耐用、锚固良好而且可以防止泥浆泄漏)灌浆料采用 H系列灌浆料。

; (2)按照厂家提供灌浆方法进行二次灌浆。注意灌浆前将顶丝涂抹黄油用塑料布裹住。为了不形成气泡，事先必须彻底捣拌； (3)拧下调平螺丝：灌浆 3天以后，对称的拧下调平螺丝； (4)紧固地脚螺栓：二次灌浆 10天后对称的紧固地脚螺栓； (5)重新检查水平度，如果不平，通过调平螺丝和调整底板和支撑板之间的垫片校平水平度，松开调平螺丝即可。 5)机组的找正：机组一般有齿轮箱与电机之间以及齿轮箱与压缩机之间两个联轴器，压缩机组的对中找正是通过对三个部分靠背轮之间的径向和轴向偏差的调整螺钉进行调节的。因三个部分的结构、速度以及介质温度等因素，其转轴的受热位移存在一定的差异，因而出厂时均有一个冷态找正偏差值，以便对正常运转时各部分转轴位移进行适当调整，具体的可以参考厂家提供的数据。联轴器的安装： 1)基本安装步骤 (1)检查联轴器未受损坏，特别注意毂盘和插口的凹口处，安装联轴器时注意所有的模线缝必须对齐。 (2)如果拆卸拆卸板螺栓和螺母，将垫圈从毂盘/薄膜上拆下来。注意不要拆卸薄膜组件，将毂盘/薄膜安装到轴上，然后将轴校直。 (3)当设备用螺栓固定后，按照设计图中的尺寸设定参考长度(法兰面之间的距离)要考虑到操作中可能发生的轴向位置和，热膨胀，操作间距应尽可能接近布置图中所示的距离。 2)在水平和垂直方向校准轴中心线 (1)径向位移的读数：首先，垂直平面的千分表归零，依照正常运转方向同时转动二轴，每隔 90°记录表的读数。如果千分表的测杆从起始位置向内移动时，读数为正值，如果相反，则读数示为负值。 (2)轴向位移的读数：轴的轴向位移(联轴器的角位移)采用两个放在相对 180°位置上的千分表进行测量，表的初始读数都归到零。为测量轴向位移，使用两个垂直放置的千分表，把读数归零。同时转动两轴，每隔 90°记录千分表的读数。 3.2机械方面存在的问题及解决方案 3.2.1存在的问题 1)氧化氮压缩机中分面泄漏问题一直是困扰国内制硝酸装置长周期、高负荷、优化运行的“瓶颈”问题。一般治理泄漏的方法主要是通过更换使用不同种类的密封胶，同时在中分面添加铅丝来解决。但这样仍然会存在有泄漏，特别是在负荷增加时，泄漏量也明显的随着增加； 2)轴流压缩机径向轴瓦温度偏高，有时甚至达到 90℃; 3)齿轮箱轴瓦温度过高，容易造成机组停车事故的发生。 3.2.2可行的解决方案 1)氧化氮压缩机中分面泄漏问题，一般是由这

样两方面的原因造成的：其一是氧化氮压缩机中分面上下壳体的接触表面加工精度不够，表面最大误差达可能达到 0.5mm以上；其二是中分面的螺栓预紧力不足，特别是在入口端，往往由于设计缺陷，没有预留扳手的转动空间，导致扳手难以将螺栓拧紧。在与设计、厂家取得联系，认为可行的前提下，可以在机壳上盖密封面开一个 4.5×4mm的沟槽，镶上直径为 5.5mm的耐酸氟 23橡胶 O型环。同时，在下壳体密封面上同样开槽、镶环，已达到更加完美的密封效果。通过实践的检验，该方案能有效的解决由于表面加工精度不够而造成的泄漏问题。对于螺栓预紧力不足的问题，针对壳体的具体外部形状以及中分面各部螺栓的实际位置，可以将无法用力、不利于拧紧的入口端中分面螺栓采用细牙螺栓。这样，在同样的拧紧力下，得到的预紧力将更大，同时还可以增大中分面的接触面积，解决由于螺栓预紧力不够而造成的泄漏。 2)针对轴流压缩机径向轴瓦温度偏高以及齿轮箱轴瓦温度过高而导致的机组停车问题，可以采取适当刮研，加大该处轴瓦间隙，以增加润滑油流量，能更多的带走轴承处的热量，达到降低温度的目的。一般在处理之后，上述温度均能降至 75℃以下。 3.3仪表方面存在的问题及解决方案 3.3.1存在的问题 1)部分机组联锁设计不够合理。在设计的时候没有考虑到机组实际的使用条件，例如蒸汽管网是否随时可提供高品位的外供蒸汽，以此来维持蒸汽透平继续运转的特殊情况、没有结合蒸汽现状进行相关的联锁设计。主要表现的方面：工艺系统停车即使得机组停车；在主汽阀开度大于 30%且蒸汽透平转速小于 500r/ min时，即导致机组停车；防喘保护阀门开度大于 10%时，就导致机组停车等； 2)轴瓦温度高报联锁，采用单点测量、联锁信号“一取一”的表决方式，即在某块轴瓦上单独的测温电阻呈现高阻抗时，就会使得整个机组停车。设计是仅仅考虑到机组的灵敏度，而没有考虑到给稳定性带来的危害，单凭某一点的异常，就使得整个机组停车。尤其在测温元件质量不好的情况下，“一取一”的表决方式极易造成机组误停车的故障； 3)机组 PLC编程逻辑关系比较复杂，没有考虑到操作人员的素质状况等，操作不方便。 3.3.2可行的解决方案 1)将机组轴温测量联锁改为“二取二”表决方式，即同一轴瓦上两点轴温同时达到一定温度时，联锁才动作；轴振动同向“二取二”即同台机组的 X向或者 Y向振动同时较大时，,联锁才有效，同时引进

联锁停车系统；压缩机喘振保护系统与联锁停车系统相剥离，自成体系；取消一些不切实际的联锁，完善新的联锁停车 (下转第268页)2010 12(下)《科技传播》

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信息科技 Information Technology式的处理中心，更有效的完成业务处理，并极大的提高系统的可管理性，降低系统的管理难度及管理开销，提高信息的可用性和共享性。 2.3.3存储设计方案 IDC的存储系统是为应用提供服务的，所以在设计 IDC存储 IDC Web Web-hosting系统时，必须要考虑到所服务的类型。IDC的服务类型主要有： 2 NAS Web服务(Web-hosting)、数据库、邮件、目录、计费系统等。图 2展示了 NAS存储结构，此存储系统主要为 IDC的基于 Web的应 IDC Web Web用服务，需要保证每个 Web服务器在同一时刻必须提供相同的内 NAS NAS容，NAS存储系统能够很好地满足这些要求，同时 NAS的良好扩 Web展性能够满足 Web应用对存储系统扩展的需求。IDC IDC

实现。 1)备份软件目前比较常用的备份软件主要有 Commvault公司的康孚备份软件以及 Veritas公司的 NetBackup软件。通过备份软件可以为一个具有大量 Windows NT/2000,UNIX,NetWare等环境的数据中心提供数据保护，并通过一些灵活的图形化界面来管理其所有的数据备份和恢复工作。 2)备份设备备份软件的安装使用需要硬件设备的支持，这就需要设立备份服务器，如想达到更好的备份效果，可以在备份服务器上连接磁带库，但是由于磁带库采用多个高速的磁带驱动器，其数据吞吐率非常高，对主机和数据源的存储设备的性能要求相当高。此时备份服务器就需要配置一定容量的缓冲区，这对备份数据的浏览、检索和数据恢复都非常重要。这种情况下通过在缓冲区中设置备份数据的文件索引，可以提高数据检索的速度，并且在缓冲区对备份数据进行缓存，可以缩短读备份数据的时间，增强数据浏览和备份恢复的性能。

图 2 NAS存储系统示意图 2 NAS 2.4数据备份系统设计在 IDC应用中，为确保向客户提供 7×24小时的服务，各种数据的安全可靠是非常重要的一个环节，这需要对数据提供一套完整的管理方案，其涉及备份、归档、复制等方面。数据备份系统的设计需要结合备份软件和备份服务器设备来

参考文献[1]赛门铁克公司.存储管理的标准化[M].机械工业出版社， 2006,11.[2]方嬿.互联网数据中心(IDC)系统设计[J].铁道通信信号， 2007(1).[3]石屹嵘，龚德志.基于云模式的新一代IDC系统框架研究[J].电信科学，2010(5).

(上接第117页)方案；采用高灵敏度的测温元件； 2)根据新的联锁方案，

在对现有 PLC编程逻辑进行深入研究的基础上，逐模块、逐语句、逐控制点分析，做到对每部分的取舍以及添减修改合理，使修改后的机组编程逻辑关系清晰、易于操作。 3.4存在的其它问题以及解决方案 3.4.1存在的其他问题 1)氧化氮压缩机喉部压差明显偏低且不断波动。机组在运行大概半年后，氧化氮压缩机喉部压差逐渐降低，满负载下只有 10kPa,比正常情况低 10kPa左右，容易导致工作点触碰喘振线而停车； 2)蒸汽透平真空度较低，由于设计采用低压蒸汽抽真空，稍有波动，真空度就难以建立，经常影响到开车，而且在正常运转过程中会增加蒸汽的消耗。 3.4.2可行的解决方案 1)对于氧化氮压缩机喉部压差明显偏低且不断波动的问题，一般是由于引压管中带液而造成的，可以采用在正负引压管去变送器前各设一个小的脱液罐的办法，经实际的使用后压差趋稳，但测量值依然偏低。为避免因压差测量问题而导致的停车，可以人为的在测量值基础上增加 10kPa,“骗过”系统。其实，该喉部压差偏低与取压结构不合理有着直接的关系； 2)对于蒸汽透平真空度建立困难以及真空度偏低等问题，可通过采用中压蒸汽进行抽真空来解决。

4结论本文介绍了双压法制硝酸的“四合一”机组的基本安装、试车调试流程，同时介绍了在运行过程中出现的安装、设计、仪表以及机械等方面常见的问题，同时提出了相应的解决方案。在机组的运行过程中，要注意机组压缩机间的压缩比的分配、压缩机与尾透的匹配设计。提高各单机的工作效率，减少压缩机功率消耗，增加尾透功率的回收，使得装置的技术经济性更好，保证了整个项目总体生产要求，增加硝酸生产企业以及机组制造单位的经济效益。

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