空分大型離心式壓縮機(jī)組輔油泵聯(lián)鎖設(shè)計(jì)分析

摘 要：文章以某氣化廠空分裝置的大型離心式壓縮機(jī)組輔油泵為例，對(duì)其在聯(lián)鎖設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的改進(jìn)方案，最后對(duì)改進(jìn)方案的實(shí)施效果進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)組；輔油泵；聯(lián)鎖設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TH452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）27-0021-02

在我國(guó)，能夠和空分裝置相配套的大型離心式壓縮機(jī)組，大多都是杭汽產(chǎn)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)沈鼓、陜鼓產(chǎn)壓縮機(jī)的模式，只有極少數(shù)使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模式。為了保證低油壓狀態(tài)下機(jī)組的安全、平穩(wěn)運(yùn)行，在進(jìn)行輔油泵聯(lián)鎖設(shè)計(jì)時(shí)，通常將設(shè)計(jì)方案定為：當(dāng)潤(rùn)滑油總管的壓力≤150 kPa或者汽輪機(jī)控制油的壓力不超過600 kPa時(shí)，起動(dòng)輔油泵，而當(dāng)潤(rùn)滑油總管壓力在100 kPa以下時(shí)聯(lián)鎖停車。

某氣化廠空分車間內(nèi)設(shè)置有3臺(tái)氧壓機(jī)組，4臺(tái)空壓機(jī)組。在機(jī)組的運(yùn)行過程中，出于種種因素的作用使得油壓產(chǎn)生下降趨勢(shì)時(shí)，通過上面的連鎖設(shè)計(jì)可以使得輔油泵正常工作，迅速將油壓調(diào)整到正常水平。然而，一旦由于某種原因使得主油泵突然停止工作，在輔油泵還沒有開始運(yùn)轉(zhuǎn)之前，油壓就已經(jīng)下落到極限值，使得壓縮機(jī)組停機(jī)，在這樣的情況下輔油泵就無法起到預(yù)期的效果。這就需要對(duì)空分大型離心式壓縮機(jī)組輔油泵的連鎖設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以使其在主油泵突然停工以后能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1 問題分析

某氣化廠空分車間的大型離心式壓縮機(jī)組曾經(jīng)受到電網(wǎng)波動(dòng)的影響，發(fā)生了嚴(yán)重的低油壓情況，導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)事故。在詳細(xì)的檢查之后發(fā)現(xiàn)，是電壓的異常波動(dòng)導(dǎo)致了空壓機(jī)組主油泵的突然停機(jī)。在輔油泵尚未啟動(dòng)之前，潤(rùn)滑油總管的智能油壓開關(guān)已經(jīng)被觸發(fā)，從而發(fā)生聯(lián)鎖停車。在事故發(fā)生以后，工作人員對(duì)故障的過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對(duì)聯(lián)鎖設(shè)計(jì)所遵循的原理進(jìn)行了反思。

若要使輔油泵工作，至少需要滿足以下兩個(gè)條件：

①潤(rùn)滑油總管油壓在150 kPa以下，或者汽輪機(jī)控制油壓在600 kPa以下，當(dāng)滿足這兩項(xiàng)之一時(shí)，低油壓信號(hào)就會(huì)觸發(fā)聯(lián)鎖啟動(dòng)輔助油泵。此外，如果潤(rùn)滑油壓在100 kPa以下，油壓開關(guān)動(dòng)作，觸發(fā)聯(lián)鎖停車。

②主油泵停止工作以后，在啟動(dòng)輔油泵之前有3 s的時(shí)間間隔。這樣設(shè)計(jì)是為了增強(qiáng)信號(hào)的抗干擾能力。通過對(duì)聯(lián)鎖設(shè)計(jì)的工作原理進(jìn)行分析，初步得做出假設(shè)，可能是第二個(gè)條件的設(shè)立導(dǎo)致了先停車然后再啟動(dòng)輔油泵?；诖?，工作人員進(jìn)行了專項(xiàng)試驗(yàn)，在聯(lián)鎖設(shè)計(jì)中取消了對(duì)輔油泵啟動(dòng)第二個(gè)條件的制約，然而試驗(yàn)結(jié)果駁斥了這一假設(shè)，依然是先有停車信號(hào)，然后才發(fā)出啟動(dòng)輔油泵的信號(hào)。

工作人員隨后又仔細(xì)檢查了油壓變送器和油壓開關(guān)。證明變送器和油壓的安裝位置準(zhǔn)確無誤，而且其性能也都十分理想，能夠滿足實(shí)際需求。但是發(fā)現(xiàn)DCS中變送器油壓信號(hào)的掃描周期過長(zhǎng)，掃描周期達(dá)到了1 s。于是，將DCS中變送器油壓信號(hào)掃描周期縮短到0.2 s之后再次進(jìn)行試驗(yàn)，仍然取得了和上面一樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，停車信號(hào)在輔油泵的啟動(dòng)信號(hào)之前。但是這次注意到主油泵停機(jī)后1.097 s，油壓開關(guān)旋即啟動(dòng)，使得聯(lián)鎖停車。這樣快的油壓下降速度，要求必須提升輔油泵的啟動(dòng)速度，這樣才有可能防止機(jī)組統(tǒng)計(jì)帶來的損失。

2 改進(jìn)方案

①?gòu)墓に嚬芾砩?，要明確試驗(yàn)大型離心式壓縮機(jī)組輔油泵聯(lián)鎖起動(dòng)的方法。一般而言，試驗(yàn)人員往往認(rèn)為潤(rùn)滑油壓低報(bào)警、輔助油泵能夠自動(dòng)起動(dòng)就可以證明聯(lián)鎖正常。這樣是很不妥善的，需要將機(jī)組的聯(lián)鎖停車信號(hào)納入輔油泵的啟動(dòng)條件實(shí)驗(yàn)中去。聯(lián)鎖正常的條件應(yīng)當(dāng)是輔油泵在觸發(fā)低油壓聯(lián)鎖停車信號(hào)之前已經(jīng)啟動(dòng)，油壓逐漸達(dá)到正常水平。為了保證系統(tǒng)的可靠性，需要備用兩臺(tái)油泵瓦，先啟動(dòng)的那一臺(tái)作為主泵。

②采用汽輪機(jī)拖動(dòng)模式的大型離心式壓縮機(jī)組，在考慮輔油泵啟動(dòng)的條件時(shí)，不必考慮主電機(jī)運(yùn)行信號(hào)或者汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的影響。正確的聯(lián)鎖設(shè)計(jì)應(yīng)該是這樣的：潤(rùn)滑油總管油壓在220 kPa以下或者汽輪機(jī)控制油壓在780 kPa以下時(shí)，觸發(fā)輔油泵啟動(dòng)裝置；潤(rùn)滑油壓在100 kPa以下時(shí)，觸發(fā)聯(lián)鎖停車系統(tǒng)。如果機(jī)組裝置了蓄能器，還應(yīng)當(dāng)對(duì)蓄能機(jī)的性能進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。

③如果有密封氣壓力要求，當(dāng)密封氣壓力在聯(lián)鎖值水平以下時(shí)，避免啟動(dòng)輔油泵。如果油壓處于常態(tài)，不允許有兩臺(tái)及兩臺(tái)以上的油泵同時(shí)運(yùn)行。在兩臺(tái)油泵的切換過程中，一旦潤(rùn)滑油總管的油壓比常態(tài)油壓超出1/4以上，需要立即使原主油泵停機(jī)。

④為了增強(qiáng)抗信號(hào)干擾的能力，不僅需要屏蔽電纜，還應(yīng)當(dāng)以油泵電機(jī)運(yùn)行信號(hào)與電流指示相結(jié)合的方式幫助輔油泵聯(lián)鎖啟動(dòng)，但注意不要在主油泵停運(yùn)信號(hào)和輔油泵啟動(dòng)信號(hào)之間留下太多的時(shí)間間隔。將輔油泵的啟動(dòng)條件設(shè)置成，主油泵停止運(yùn)行，同時(shí)主油泵電機(jī)電流不足正常電流的1/5。

⑤還有一種情況，就是當(dāng)油泵在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，一旦將現(xiàn)場(chǎng)控制柜的開關(guān)調(diào)成手動(dòng)，油泵就會(huì)立即停運(yùn)，過了一會(huì)才恢復(fù)運(yùn)行。為了解決這個(gè)問題，在考慮泵的聯(lián)鎖啟動(dòng)條件時(shí)，需要將機(jī)組的兩臺(tái)油泵的“手動(dòng)，自動(dòng)”切換信號(hào)排除在啟動(dòng)條件之外。

⑥對(duì)于潤(rùn)滑油站管路附件的壓力等級(jí)還有一定的要求。隨著空分裝置和壓縮機(jī)組日益大型化，油泵的供油量也相應(yīng)的增加。當(dāng)兩臺(tái)油泵在正常的手動(dòng)或自動(dòng)切換期間，需要兩臺(tái)油泵并運(yùn)，這就導(dǎo)致潤(rùn)滑油流量加大，壓力也相應(yīng)的升高，過大的壓力可能會(huì)沖破法蘭間的墊片，噴泄出大量的潤(rùn)滑油，導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，輔油泵也就無法發(fā)揮應(yīng)有的作用。

3 實(shí)施效果

根據(jù)上面的改進(jìn)方案，工作人員對(duì)車間里的氧化機(jī)組和空壓機(jī)組進(jìn)行進(jìn)行了改進(jìn)，其中，空壓機(jī)組輔油泵聯(lián)鎖起動(dòng)設(shè)定油壓從150 kPa調(diào)整為為220 kPa，氧壓機(jī)組輔油泵聯(lián)鎖起動(dòng)設(shè)定油壓從150 kPa調(diào)整到180 kPa。在實(shí)施改進(jìn)方案以后，為了驗(yàn)證改進(jìn)效果進(jìn)行了試驗(yàn)，演示表明，油泵電行信號(hào)消失不會(huì)引起油泵切換，現(xiàn)場(chǎng)“手動(dòng)，自動(dòng)”開熒切換不會(huì)引起泵瞬間自停，主油泵突然停轉(zhuǎn)時(shí)輔助油泵能迅速起動(dòng)，油壓波動(dòng)小，沒有觸發(fā)低油壓聯(lián)鎖停機(jī)。在一次晃電事故中，這些經(jīng)過改進(jìn)的機(jī)組都出現(xiàn)了油泵切換，沒有再發(fā)生低油壓聯(lián)鎖停機(jī)的問題。

4 結(jié) 語

綜上所述，在空分裝置和壓縮機(jī)組日益大型化的今天，空分大型離心式壓縮機(jī)組的故障可能會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，需要通過科學(xué)的改進(jìn)方案防止出現(xiàn)停車事故。這就要求在對(duì)空分大型離心式壓縮機(jī)組輔油泵聯(lián)鎖設(shè)計(jì)時(shí)，考慮周全，針對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案的不足不斷進(jìn)行改良和完善，保證其運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性。

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