摘　要 ：介紹了雙軸不銹鋼壓力表的燃空比，描述了一起燃空比異常上漲故障，分析了燃空比異常上漲原因。對采取的解決措施進行簡單介紹，以期為采用同型號不銹鋼壓力表的單位提供技術參考。

    中國海洋石油富島有限公司化肥二部是設計年產45萬 t合成氨、80萬 t 尿素裝置，于2003年建成投產。合成氨裝置采用的是 KBR（凱洛格布朗）工藝。空氣壓縮機是由 GE 公司研制、生產的 MS5002C 型雙軸不銹鋼壓力表驅動。高壓透平驅動軸流式壓縮機產生燃燒空氣，低壓透平驅動離心式空氣壓縮機（負載），高低壓透平之間沒有機械連接。如圖1，過濾的空氣經過軸流式壓縮機提壓后進入燃燒桶，與來自噴嘴的天然氣混合燃燒，產生高溫高壓的燃氣進入高壓透平做功，而該高壓透平驅動著軸流式壓縮機，形成高壓軸。燃氣繼續對低壓透平做功，驅動負載，形成低壓軸。

    1 燃空比介紹
    中國海洋石油富島公司不銹鋼壓力表啟動是采用 CH4含量在89% 的富氣，正常生產時采用的是 CH4含量在60%~63% 的貧氣的氣源作為燃料，燃氣系統流程如圖2 ；

    針對此種情況，為了保護不銹鋼壓力表的運行安全，GE 公司在 MS5002C 型號不銹鋼壓力表上設置了燃空比即 P4PCC 聯鎖，低聯鎖值為1.0，高聯鎖值為1.2；P4PCC就是燃氣總管壓力GHP與軸流式壓縮出口空氣壓力CPD之比。具體公式如下：

    由以上公式可以看出，影響燃空比（P4PCC）值的直接因素為燃氣進入燒嘴前壓力和軸流式壓縮機出口壓力。

    2 事故描述
    2017年6月27日3 ：20合成裝置負荷68.5t/h，101JGT 負 荷93.2%，不銹鋼壓力表（以下簡稱101JGT）燃空比 P4PCC 在系統穩定運行的情況下由1.170突然上漲至1.191，接近聯鎖值1.2。查看101JGT 高、低軸負荷、排氣溫度、IGV 閥位、101J出口流量工藝空氣流量 FI1004、天然氣組分等參數的趨勢發現均未有相對應的異常波動 ；軸流式壓氣機出口壓力 CPD 也未見有波動，只有燃氣總管壓力 GHP 壓力波動較大，并與P4PCC 波動趨勢一致，初步判斷 P4PCC 異常波動是因為燃氣總管壓力96GN1/2/3變送器故障引起的波動，因在線處理風險較大，故未處理 ；被迫聯系供氣終端將101JGT 燃氣 CH4組分由61.5% 提高至63%，P4PCC 值較終在1.170~1.180波動。在7月4日裝置因其他原因停車期間，對101JGT 進行了離線清洗、速比閥拆檢、96GN1/2/3變送器校驗、更換入口過濾器濾芯等工作。但在7月9日開車后一個月時間內 P4PCC 又逐步從1.17上漲至1.194左右，后通過提高燃氣 CH4組分至65%、將系統負荷由68t/h 降至65t/h 等手段，勉強將 P4PCC 維持在1.185~1.193運行。通過計算如在負荷68t/h，CH4 組分62% 的條件下，實際上 P4PCC 值應該在1.23以上，已遠遠超過聯鎖值。針對此情況，裝置提前進入大修。

    3 處理過程
    根據 P4PCC 的計算公式可知，影響 P4PCC 的直接因素就是 CPD 和 GHP 兩方面，因此針對這兩方面開始處理。

    3.1 CPD因素
    （1）軸流式壓縮機結垢會導致做功效率下降，出口壓力降低。在2017年4月及7月檢修過程中對軸流式壓縮進行了離線清洗，并改進了清洗方式，由原來的：拖動—加清洗液清洗—加水沖洗—吹干，改為 ：拖動—加清洗液清洗—停機侵泡—拖動加水沖洗—吹干 ；清洗次數由以前的清洗兩次增加到三次，通過觀察對比清洗后的污水樣本，發現清洗效果好。
    （2）軸流式壓氣機入口濾網臟，導致入口壓力低。2017年4月更換濾芯，在7月停車時檢查濾芯較為干凈，為有明顯灰塵，并且壓差也未明顯上漲。在9月檢修過程中對軸流式壓縮機檢修開蓋，發現軸流式壓縮機總體情況較為良好，結垢情況較輕，只是在低溫段末端發現有少量葉片結垢，說明離線清洗效果好。因此，可以判斷出軸流式壓縮機運行情況良好，不是影響 P4PCC 上漲的主要原因。

    3.2 GHP因素
    通過不銹鋼壓力表運行數據（見表1）對比可以看出，GHP 值上升幅度明顯大于 CPD，并且 CPD 與 GHP 間差值明顯增大（4月為4，7月為 -9），說明 P4PCC 上漲主要就是 GHP 壓力的上漲，與燃氣組分、負荷、CPD 等因素無關。針對此情況我們做了如下工作 ：

    （1）在7月臨時停車期間對96GN1/2/3變松器進行排表及校驗，確認變送器正常 ；拆檢 SRV、GSV 閥，也未發現有卡澀磨損現象，現場調試閥門動作靈活，因此排除了變送器及閥門影響 GHP 壓力上漲的因素。
    （2）在2017年4月檢修發現101JGT 的12個燒嘴口處均有結焦現象，縮小了燒嘴噴嘴流量，后通過干冰清洗了燒嘴噴嘴后回裝。2017年9月拆檢時又發現12個燒嘴噴嘴處均有積碳，并且燃氣管線內壁發現有油脂積層。結合4月份檢修情況判斷，懷疑燒嘴內部可能存在結垢情況，安排人員拆開燒嘴內部檢查，發現旋流器上有大量結垢，噴嘴芯上也有較嚴重積碳（見圖3~ 圖6）。后排查發現進入101JGT 的天然氣在低溫時有夾帶凝析油現象。

    針對此情況對12個噴嘴進行拆解干冰清洗，清洗效果非常好，并更換了12個新燃燒桶和軸流式壓縮機及高壓軸。

     4 P4PCC異常上漲原因分析
    本機組采用的是空氣霧化噴嘴，它是利用壓縮空氣的噴散作用使燃料霧化。由于燃氣中夾帶有凝析油，凝析油中含有重質碳氫化合物和雜質成分，它的特點是分子結構復雜、黏度大、沸點高、揮發性差，并含有大量由硫（S）、鉛（Pb）、鉀（K）、鈉（Na）、鈣（Ca）、鎂（Mg）等元素的化合物組成的灰分，這些都難以揮發和燃燒，容易在旋流器上、噴油嘴的出口端面上及火焰桶的前端形成積碳、積焦。在旋流器上積碳會導致燃燒效率下降 ；在噴油嘴出口端面積碳，噴霧油錐會因此而偏斜，霧化質量降低、燃燒效率進一步惡化，由于101JGT 轉速自動控制已投入運行，為了保證轉速，控制系統只能提高燃氣總管壓力 GHP 來維持轉速穩定 ；而凝析油中含有灰分和雜質，它們在燃燒后析出，使得燃氣流道的通流面積變小而進一步提高了 GHP 的壓力，較終導致 P4PCC 的大幅上漲。

    5 結束語
    通過本次檢修處理后，目前不銹鋼壓力表 P4PCC 運行狀況良好，在系統負荷70t/h CH4 60.5% 的情況下 P4PCC 在1.15~1.16運行，截止到目前運行6個月也從未發生異常波動情況，說明此次 P4PCC 異常波動的源頭就是燃氣中夾帶凝析油所致。針對此情況，目前做了如下應對措施 ：①聯系供氣終端減少凝析油夾帶現象。②加強天然氣分離器的排油。③在進界區燃氣管線上增加除油裝置。