600MW火电机组空压机频繁加/卸载故障原因分析与治理

牛卓

大唐华中电力试验研究所

摘要：本文就空压机频繁加/卸载的问题进行分析研究，提出了解决问题的改进措施。处理效果表明该措施是合理、有效的。

关键词：空压机；吸附式干燥机；加/卸载；故障；治理

0 引言

河南神火发电有限公司1×600MW超临界机组工程压缩空气系统布置了四台深圳寿力亚洲实业有限公司生产的LS系列的固定式螺杆空压机和四台杭州山立净化设备有限公司生产的SLAD系列组合式低露点压缩空气干燥机的制气装置。机组正常运行时两套制气装置运行、一套备用、一套供檢修用，储气罐为四台45m3储气罐，分别对应四套制气装置。图一为其系统示意图。

图一 压缩空气系统示意图

本文就该系统调试过程中出现的空压机频繁加/卸载的问题进行了分析研究，采取了对应的改进措施，解决了空压机频繁加/卸载的问题。

1 空压机频繁加/卸载的现象

2011年10月6日试运行空压机系统，调试人员下令启动#1空压机及其对应的#1组合式干燥机制气，打开储气罐入口阀门、关闭储气罐出口阀门，使储气罐充气升压。在储气罐升压过程中，空压机一直处于加载状态，电流为30A左右。当空压机出口压力升至0.8 MPa时，停止加载即卸载（压力带设置为0.7～0.8 MPa，空压机出口压力低于0.7 MPa时，联动加载，高于0.8 MPa时，联动卸载，空压机在压力带范围内维持空载），由于空压机与储气罐之间有干燥机的阻力，此时储气罐显示的压力为0.74MPa。空载状态，空压机电流为15A左右。此时出现了空压机开始频繁加/卸载的现象，一分钟内加/卸载2～3次，并且加载或卸载的时间都很短，大约10s左右。然而储气罐的压力却从未降至0.7 MP，空压机加/卸载与干燥机之后的系统压力不再有关系。加/卸载过程中，空压机电流在15～30A来回波动，而此时的储气罐压力在0.74 MPa左右，波动很小。

空压机频繁加/卸载，不仅会使驱动空压机的电动机频繁地受到启动冲击，而且也会造成空压机本体及附属电磁阀等部件的频繁动作，影响各元件的寿命，甚至会影响机组的安全、稳定运行。

2 原因分析

引起空压机频繁加/卸载的直接原因是空压机出口的压力有很大幅度的波动（联动加/卸载的压力变送器位于空压机出口处），波动范围超出空压机所设置的加/卸载的压力带。由于储气罐的压力比较稳定，在0.7 MPa以上，是不会引起空压机频繁加/卸载的。并且，在空压机加/卸载过程中，组合式干燥机的仪表显示其入口压力及吸附塔内部的压力也在0.7～0.8 MPa之间与空压机出口压力同步波动。这样，引起空压机频繁加卸载的系统范围缩小在空压机出口至组合式干燥机出口逆止阀之前的系统。

分析此空压机系统压力波动现象，其可能原因有四个：一是空压机出口的压力变送器故障、测量不准确；二是空压机卸载后压缩空气倒流入空压机引起压力下降；三是空压机至组合式干燥机之间的管道存在泄漏；四是组合式干燥机存在漏气造成压力下降。

首先排除了空压机至干燥机之间的管道泄漏；其次排除了空压机出口的压力变送器异常，因为该空压机出厂时压力变送器校验合格；第三，空压机出口设置有逆止阀，当空压机卸载时，可防止空压机出口之后的压缩空气倒流入空压机。另外，启动其它空压机系统时也出现频繁加/卸载的现象。这样，引起空压机频繁加/卸载的原因集中于组合式干燥机装置，而在该装置中排除泄漏后唯一能改变系统压力的是组合式干燥机中的无热再生吸附式干燥机的再生排气。

3 无热再生吸附式干燥机的工作原理

SLAD系列组合式低露点压缩空气干燥机是以冷冻式压缩空气干燥机作前级进行干燥，以无热再生吸附式压缩空气干燥机作为后级，进行精干燥。冷冻式干燥机是根据冷冻除湿原理，将压缩空气强制通过蒸发器进行热交换而降温，使压缩空气中气态的水和油经过等压冷却，凝结成液态的水和油，并夹带尘埃，通过自动排水器排出系统外。此后，湿量很低的压缩空气进入吸附筒内被进一步干燥除湿，从而获得深度干燥的无水无油的高纯度的压缩空气满足用气的需要。

无热再生吸附式压缩空气干燥机是一种利用多孔性固体物质表面的分子力来吸取气体中的水份，从而获得较低露点温度、更干燥、洁净气体的净化设备。根据变压吸附原理（PSA），利用干燥剂表面与空气中水蒸汽分压取得平衡的特性，将空气中的水分吸附，从而达到去除压缩空气中水份的目的。图二是该系统的无热再生吸附干燥机的原理图。该干燥机为双塔结构，当压缩空气流经一个塔被干燥时，另一个塔则通以微量干燥压缩空气，采用降压、吹洗的方法，使已经吸附了水份的干燥剂进行解吸再生，即干燥剂解吸并将水份排出机外。双塔交替连续工作输出干燥洁净的压缩空气。

图二 无热再生吸附干燥机的原理示意图

无热再生吸附式干燥机采用PC程序控制器控制两塔交替吸附再生。控制器按预先设定的时间次序对进气阀和再生排气阀实行开、关，使双塔进行周而复始的有序工作。无热再生吸附式干燥机参数的常规设置为：吸附时间t1=5min，均压时间t4=5sec，延时再生时间t2=5sec，再生时间t3=4min。

图三 吸附、再生动作时序图

表一 吸附、再生动作时序图说明

OA段 AB段 BC段 CO段 OA段 AB段 BC段 CO段

A塔 吸附 静止 再生 均压 吸附

B塔 静止 再生 均压 吸附 吸附

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