Simulointimalli aksiaalisen turbokompressorin monitorointiin

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli luoda menetelmä aksiaalisen turbokompressorin monitorointiin, jolla kompressorin likaantumisesta tai muusta toiminnallisesta syystä johtuva suorituskyvyn alentuminen voidaan mitata. Työ tehtiin Nesteen Porvoon jalostamon tuotantolinja kahdelle, jossa työn kohteena oleva ilmakompressori sijaitsee osana leijukatalyyttistä krakkausyksikköä.

Työssä käsiteltiin kaasun komprimoinnin termodynamiikkaa, sekä aksiaalikompressorin rakennetta ja toimintaa osana prosessia. Työn soveltavassa osuudessa keskityttiin ominaiskäyrän simulointimallin kehittämiseen kohdekompressorin tunnettuihin ominaiskäyriin perustuen. Simulointimallin tuli tuottaa kompressorin toimintaympäristön prosessimittausten perusteella virheettömästi toimivan laitteen ominaiskäyrä, johon kompressorin reaaliaikaista ja prosessimittausten perusteella laskettua suorituskykyä voidaan verrata. Kehitettyä simulointimallia sovellettiin kohdekompressorin käyttöhistoriassa tallennettuun prosessimittausdataan normaalin suorituskykypoikkeaman tason määrittämiseksi.

Työn tuloksena syntynyt monitorointi parantaa mahdollisuutta havaita kohdekompressorin epänormaali toiminta, joka yhdessä muun kunnonvalvonnan kanssa tuottaa tärkeää informaatiota kunnossapidolle ja tuotantolinjan käyttöorganisaatiolle.

The objective of this Bachelor's thesis was to develop a method for an axial turbo compressor monitoring. Monitoring enables the measurement of the reduced performance of the compressor caused by fouling or other functional causes. The thesis was commissioned by Neste Porvoo refinery's production line two, where the target air compressor is located as part of the fluid catalytic cracking unit.

The thesis discusses the thermodynamics of gas compression together with a mechanical construction of an axial compressor and its operation as a component of the process unit. In addition, the focus was to develop a simulation model based on well-known performance curves of the target compressor. The simulation model generates a performance curve for a compressor in flawless operation on the grounds of operational environment process measurements. This performance curve is then compared to the actual operating performance of the compressor. The completed simulation model was applied to the target compressor's operation history data to determine the deviation level of the normal performance.

Thus, the monitoring system produced by this thesis improves the possibility to detect the compressor's abnormal operation, which in conjunction with other condition monitoring produces significant information for the maintenance and operation department of the production line.