电机正压通风系统在中俄东线压气站的应用及故障处理

苟云睿

（国家管网集团北方管道有限责任公司哈尔滨输油气分公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

中俄东线是我国具有战略意义的重大项目，是国内四大油气战略通道的重要组成部分，是具备世界级水平的能源大动脉。大型压气站承担着为干线增压的首要任务，作为压气站“心脏”的关键设备，压缩机及电机的安全平稳运行关系着整个中俄东线的天然气顺利输送。由于压缩机厂房属于爆炸性气体环境危险区域1区，当机组检修管线打开或设备产生泄漏等情况发生时，厂房环境中的天然气可能进入电机内部，电机运转期间一旦出现火花，极易造成爆炸事故。

为防止上述情况发生，该压气站在压缩机主电机外部设置一套正压通风系统，电机启动前利用洁净的压缩空气进行吹扫，将电机内部可燃气进行置换。吹扫结束后，电机方可启动，压缩机启机时序继续进行。而后利用压缩空气对电机外壳内部继续供气，弥补电机的空气泄漏量，确保电机内部始终保持一个微正压，即外壳内部压力始终高于外部环境压力，起到防止可燃气体进入电机内部的作用，实现电机防爆功能。

该压气站为每台防爆交流调速同步电动机配有1套D758型吹扫正压控制系统。正压通风系统工作是否正常直接关系到压缩机组能否平稳启动运行，如问题发生在吹扫阶段会导致电机无法正常启动，影响压缩机启机，发生在泄漏补偿阶段会造成电机联锁跳闸停机。

自2020年压气站投产以来，正压通风装置设备稳定性强，电机防爆效果良好，压缩机组运行正常，为中俄东线安全稳定高效运行奠定了基础。

1 吹扫正压控制系统介绍

正压通风系统主要由气源入口、控制单元、补气单元、泄压单元组成，如图1所示。

图1 压气站电机正压通风系统图

1.1 气源入口

气体为仪表风，是通过空压机系统经增压、过滤、干燥后的非污染压缩空气，控制单元和补气旁路导入电机外壳，在吹扫阶段可以替换电机外壳内部所有可燃危险气体。压缩空气质量会影响正压通风设备寿命，同时被吹扫系统保护的电器设备也会因使用不达标的气源而受到影响。

1.2 控制单元

这是正压通风系统的核心部分，包括可视指示器、各类传感器、过滤调压阀、电子计时器、具有换向功能的吹扫阀，CLAPS调节阀等。吹扫阀可以在吹扫期间将压缩空气直接从控制单元送至电机外壳内部，吹扫结束切换至泄漏补偿模式时，气流只经过CLAPS调节阀，用来控制补偿的空气流量，增加或减少流入电机内腔的气体流量，保持稳定的内腔压力，如图2所示。

图2 通风系统控制单元图

1.3 补气单元（旁路）

该单元是弥补系统在运行过程中外壳内部泄漏补偿量不足的情况，在旁路单元设有具有过滤、调压和流量调节功能的装置，与控制单元共用一路气源，调节后的压缩空气与控制单元出气管路汇合在一起，共同进入电机内部，有效提高了电机的泄漏补偿量和系统的稳定性。

1.4 泄压单元

这是吹扫期间气体从电机壳体内的排出口，壳体内压力通过压力监测点达到设定值后，泄压阀开启泄放，泄压装置有一个内置的火花防止器，目的是防止产生电弧、火花以及发光粒子。泄放流量通过差压装置计算，达到预设值后开始吹扫流程计时，时间结束后综合壳体内压力正常情况，判断是否关闭泄压阀。

吹扫周期结束，系统自动切换到泄露补偿模式。当保持最低超压状态时，吹扫阀门闭合。并且吹扫空气降低到足够空气流动来供应补偿外壳泄露空气的水平，在系统内提供接口联接来为电机控制装置提供联锁。当电机外壳内部出现压力故障时，系统将在可视指示器上产生警报，并且根据系统的技术要求不产生电压接触，电机小型吹扫系统配合“闭环自动增压系统”，这样系统将通过对电机的提升和降低泄露补偿流速来检测电机内部压力和自动补偿的升降。当温度变化引起压力改变时，以及压力最大值和压降非常普遍时，特殊的系统设计可以在电机启动时维持一个稳定的内部压力。

2 吹扫正压控制系统工作流程

2.1 通风进气

按照导通仪表风流程，打开正压通风进气阀门，洁净的压缩空气通过调压装置压力降至0.5MPa，气体分两路进入电机腔体。一路经过控制单元的吹扫阀，另一路经过补气单元的过滤调压装置。此时可视指示器报警/增压指示灯为红色，表示腔体内压力低；吹扫指示灯为黑色，表示不在吹扫模式下。如图3所示。

图3 通风进气流程图

2.2 增压预吹扫

随着压缩空气源源不断进入电机腔体，内部压力逐渐升高，当达到正常工作最低压力后，通过压力监测点将信号传递给控制单元，随后控制单元对泄压单元发出信号，泄压阀开启，系统开始进行预吹扫。此时可视指示器报警/增压指示灯为绿色，表示腔体内在增压，且满足最小压力；吹扫指示灯为黑色，表示吹扫流量低。

2.3 定时吹扫

泄压单元流量逐渐增大，当流量达到吹扫最低要求值后，计时器开始计时，单独进行一个已设置好时间的吹扫流程。此时可视指示器报警/增压指示灯为绿色，表示腔体内在增压，且满足最小压力；吹扫指示灯为黄色，表示吹扫流量达到最低要求。如图4所示。

图4 预吹扫与定时吹扫流程图

2.4 泄漏补偿模式

到达计时器预设时间后，吹扫阀门关闭，系统发出“吹扫完成”信号，泄压阀关闭。系统此时进入泄漏补偿模式，控制单元内气体从CLAPS调节阀调压后进入电机壳体内，根据壳体内压力大小随时增加或减少进入量，确保内部压力始终保持微正压高于外界。此时可视指示器报警/增压指示灯为绿色，表示腔体内在增压，处于泄漏补偿模式；吹扫指示灯为黑色，表示吹扫完成，不在吹扫模式。如图5所示。

图5 泄漏补偿模式流程图

3 系统常见故障分析及处理

3.1 吹扫完成后，重复吹扫

原因如下。1） CLAPS调节阀压力设置过低，导致在泄漏补偿模式下电机腔体内压力低，重新启动吹扫流程。2） 电机外壳不闭合或是测压管路泄漏。3） 压力传感器发生故障。

应对处理办法如下。1） 提高CLAPS调节阀的设置压力，以此提高电机腔体内压力。2） 检查电机门/盖、电缆夹套等是否闭合密封，检查测压管是否漏气，如漏气进行更换。3） 拧下60mm直径的隔膜外壳和密封阀模件顶部的12mm的螺纹孔来检查低压力传感器。

3.2 泄压单元泄压阀连续开启

原因如下。1） CLAPS调节阀设置压力高，导致电机腔体内压力高。2） 泄压阀圆盘上有碎屑导致阀外漏。

应对处理办法如下。1） 降低CLAPS调节阀的设置压力。2）拆卸泄压阀外盖，清理碎屑。

3.3 吹扫指示灯在定时吹扫期间不变黄色

原因如下。1） 进气管径与控制单元进出口不一致造成节流，系统压力低。2） 电机壳体有明显泄漏，密封严重不严。3） 泄漏单元到控制单元的泄漏流量检测管路密封不严，造成流量反馈不足。4） 计时器电量不足。

应对处理方法如下。1） 更换管径与控制单元进出口相同的管路。2） 停机时沿着管路走向对管线和壳体进行泄漏检查。3） 拧紧螺母并检查管路是否完好。4） 更换计时器电池。

4 结语

压气站投产后，该正压通风系统在压缩机组实际运行过程中使用效果良好，不仅能保证自身设备稳定性，还很好地起到了电机防爆作用，实现了确保压缩机组正常运行的最终目的。该文通过对中俄东线压气站电机正压通风系统常见故障进行分析，并提出处理办法，有效解决了现场实际问题，保证了站场设备完好率，为中俄东线安全平稳运行提供了有利参考。