空压机放空阀波动的分析与处理

2015-04-21郭伟

冶金动力 2015年11期

郭伟

1 引言

2015年4月，岗位操作人员发现12000 m3/h空分设备配套的空气透平压缩机的放空阀频繁发生波动，从而引起进入空分设备的空气压力、流量变化，影响空分设备的正常运行。

2 空气透平压缩机简介

包钢氧气厂12000 m3/h空分设备配套的GT078L3K1型离心式空气透平压缩机由德国Atlas Copco公司设计制造，为齿轮式多轴三段压缩。它由主电机驱动的大齿轮带动两个小齿轮，由于两个小齿轮的齿数的不同，分为低速轴和高速轴。低速轴带动一、二级叶轮，高速轴带动三级叶轮。压缩机组设有三个气体冷却器。空气经每一级压缩后再经气体冷却器冷却后送往下一级。最终经末级气体冷却器冷却后，送入空气冷却塔。压缩机配有单独的润滑油站，主油泵由电机主轴拖动。空气透平压缩机相关设计参数如下：

吸入压力：0.098 MPa

吸入温度：30℃

排气压力：最大0.65 MPa

排气温度：高限：116℃；联锁：129℃

质量流量：最小59846 kg/h；最大85495 kg/h

管道安装后进行检修工作是重要环节，也是必不可少的环节。为了能够确保焊接的质量，在焊接时，应根据实际情况合理调整焊接方案，从而保证焊接的质量，提升焊接的效果。为此，检修人员应使用先进的设备进行检修，如利用相机将焊接进行拍照，并进行分析和整理，将存在的缺陷绘制成文档或PPT文件后，发送施工单位，从而避免后续焊接工作再出现类似的问题。对此，施工单位应加大资金投入的力度，保证拥有足够的资金引进先进的设备和技术，从而保证焊接工作顺利开展，提升焊接的工作效率，确保焊接的质量，提升管道安装的可靠性。

功率：6400 kW

大齿轮轴转速：1480 r/min

低速小齿轮轴转速：10005 r/min

高速小齿轮轴转速：15633 r/min

整套机组选用西门子S7-400 PLC控制系统完成压缩机的启停、加载、卸载及辅助设备的联锁控制，通过机旁柜OP270触控屏完成上述机组操作和机组的设备状态及参数的就地监视。通过Modbus协议完成S7-400 PLC系统与FOXBORO I/A Series集散式控制系统的数据通讯，最终保证在中控室进行机组数据的实时监视及趋势的记录。

3 放空阀波动异常现象

2015年4月上旬，12000 m3/h空分设备在产品气体量及用户气体管网压力供出正常的情况下，空压机放空阀出现无规律的波动（如图1所示）。放空阀开度由正常值0%，突然打开，最大开度值可达到90%，开度值在10%～90%之间波动，故障发生频率从几分钟一次，到间隔15、30 min均出现过。放空阀故障打开后2～3 s迅速关闭。放空阀波动故障发生期间，机组排气压力在0.46 MPa～0.41 MPa之间波动，已严重影响到空分设备的正常运行。

从空压机放空阀异常波动的现场情况，对照图1放空阀开度的历史趋势判断，放空阀异常波动期间，确实有阀门的控制信号输出。阀门由关到开，再关的过程中，阀门的定位器工作正常，未发现异常情况。找出导致控制信号的输出的原因，是急需解决的问题。

图1 空压机放空阀开度历史趋势

4 放空阀控制原理

查阅机组随机的外文资料，其放空阀控制原理如图2所示。

其中：Ramp是放空阀的爬坡器；PIC是空压机排气压力PID调节器正作用控制；FIC是空压机出口流量PID调节器（防喘振）反作用控制；High Select高选器；FV1046是空压机放空阀。Ramp放空阀爬坡器主要应用于机组的加载、卸载过程中，保证放空阀以一定的速率关闭、打开。机组正常运行过程中，放空阀主要受控于PIC压力PID调节器、FIC流量PID调节器。现场观察压缩机运行，放空阀波动的瞬间，压缩机排气压力没有任何跃变。从观察的情况分析，放空阀的波动很可能是由流量PID调节器控制信号的输出，而导致动作。

查看资料，空压机出口流量V（m3/h）的实际值是由下面的计算公式得来：

式中，dPflow——出口差压，mbar；

Tflow——排气温度，K；

Pflow——排气压力，bar；

const——流量装置系数。

从计算公式中涉及的参数分析，机组运行过程中，压力、差压均没有出现过波动；最可能出现波动的参数就是排气温度。查看排气温度历史趋势及现场再次观察放空阀的波动，发现在每次放空阀波动期间，排气温度出现了大幅变化（0～23℃）。经过上述分析基本确认，由于排气温度的波动，导致空压机出口流量值发生非正常变化，使得FIC流量PID调节器较大幅度反馈调节，最终导致放空阀频繁动作。