輔機(jī)間空壓機(jī)順控系統(tǒng)的改造

吳軍

（山西蘭花大寧發(fā)電有限公司，山西 晉城048000）

空壓機(jī)即空氣壓縮機(jī)，是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。本改造涉及到的空壓機(jī)是一種活塞式空壓機(jī)，其壓縮元件是一個(gè)活塞，在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)?？諌簷C(jī)是氣動(dòng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置?？諌簷C(jī)主要用于氣動(dòng)工具、氣動(dòng)閥門、儀表控制及自動(dòng)化裝置等。

1 背景

山西蘭花大寧發(fā)電有限公司35 MW 煤層氣發(fā)電項(xiàng)目采用燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝，總裝機(jī)容量35 MW，由8 臺(tái)單機(jī)容量4 MW 的TCG2032V16 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組和1 臺(tái)3 MW 快裝凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組組成。燃?xì)鈾C(jī)組啟動(dòng)由氣動(dòng)馬達(dá)沖轉(zhuǎn)完成，啟動(dòng)過程中，A、B 兩側(cè)燃?xì)夤艿郎系乃訇P(guān)閥的開啟，均由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)。為了保證燃?xì)鈾C(jī)組的正常啟動(dòng)和運(yùn)行，在燃機(jī)廠房旁的輔機(jī)間內(nèi)安裝有2 臺(tái)空壓機(jī)和8 臺(tái)儲(chǔ)氣罐給燃?xì)鈾C(jī)組提供壓縮空氣，不僅如此，平時(shí)清理燃?xì)夂涂諝鉃V網(wǎng)也用壓縮空氣完成。

輔機(jī)間2 臺(tái)空壓機(jī)中1 臺(tái)為捷豹空壓機(jī)，1 臺(tái)為漢緯爾空壓機(jī)，2 種空壓機(jī)的控制方式不相同。捷豹空壓機(jī)啟停為自動(dòng)控制，由壓力開關(guān)實(shí)現(xiàn)。啟動(dòng)開關(guān)為1個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合時(shí)，空壓機(jī)根據(jù)壓力開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停，如圖1 所示。

圖1 捷豹空壓機(jī)自動(dòng)控制原理圖

漢緯爾空壓機(jī)啟停分為手動(dòng)和自動(dòng)控制，自動(dòng)控制由1 塊裝于空壓機(jī)出口的電接點(diǎn)壓力表完成，如圖2所示。

圖2 漢緯爾空壓機(jī)自動(dòng)控制原理圖

由于2臺(tái)空壓機(jī)自動(dòng)控制方式由不同的元件完成，壓力開關(guān)與電接點(diǎn)壓力表的精度略有差異，2 塊表計(jì)的工作原理也不一樣，在實(shí)際使用過程中，電接點(diǎn)壓力表使用不理想，經(jīng)常發(fā)生壓力低于設(shè)定值時(shí)指針不吸合情況，導(dǎo)致漢緯爾空壓機(jī)不能自動(dòng)啟動(dòng)；或者指針吸合后，無法分離，導(dǎo)致漢緯爾空壓機(jī)自動(dòng)啟停不正常。運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)壓縮空氣壓力低時(shí)漢緯爾空壓機(jī)未自動(dòng)啟動(dòng)而捷豹空壓機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。一段時(shí)間下來，2 臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行時(shí)間經(jīng)常性地相差很大，并且，還會(huì)出現(xiàn)燃機(jī)頻繁啟機(jī)時(shí)，壓縮空氣壓力下降太快，無法滿足高頻率啟機(jī)要求。

在這種情況下，就急需一種更精確的控制裝置，能同時(shí)控制2 臺(tái)空壓機(jī)的啟停并且可靠性高，同時(shí)還能隨時(shí)調(diào)整2 臺(tái)空壓機(jī)的啟動(dòng)順序，保證它們的運(yùn)行時(shí)間大致相同。

2 輔機(jī)間空壓機(jī)順控系統(tǒng)的改造方案

2.1 方案簡(jiǎn)述

鑒于2 臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行情況和實(shí)際生產(chǎn)狀況，本著“節(jié)約成本，改動(dòng)最少，可靠性高”的原則，對(duì)2臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行控制系統(tǒng)方面的改造。

空壓機(jī)改造方案為：在2 臺(tái)空壓機(jī)出口的母管上安裝1 臺(tái)壓力變送器[1]，檢測(cè)母管壓縮空氣的壓力。再安裝1 臺(tái)壓力測(cè)控儀，接收壓力變送器采集的壓力信號(hào)，在壓力測(cè)控儀中設(shè)置2 個(gè)低限報(bào)警點(diǎn)AL 和ALL，分別為2 臺(tái)空壓機(jī)的啟動(dòng)值。然后在壓力測(cè)控儀中設(shè)置1 個(gè)高限報(bào)警點(diǎn)AH，作為2 臺(tái)空壓機(jī)的停機(jī)值。并且，將原有的電接點(diǎn)壓力表和壓力開關(guān)更換成彈簧管耐震壓力表，顯示2 臺(tái)空壓機(jī)出口的壓力值，作為母管上壓力變送器的對(duì)照，以此判定壓力變送器的運(yùn)行情況。通過在壓力測(cè)控儀中對(duì)低限報(bào)警值的設(shè)定，從而控制2 臺(tái)空壓機(jī)的啟動(dòng)順序，實(shí)現(xiàn)2 臺(tái)空壓機(jī)的順序啟動(dòng)，如圖3 所示。

圖3 輔機(jī)間空壓機(jī)順控系統(tǒng)的改造示意圖

在圖3 中，PI 表示就地壓力表、PT 表示壓力變送器，壓力測(cè)控儀安裝于控制柜內(nèi)。

這樣改造后，不僅可以根據(jù)空壓機(jī)的運(yùn)行情況，隨時(shí)改變2 臺(tái)空壓機(jī)的啟動(dòng)順序，避免單臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)；同時(shí)，由于壓力測(cè)控儀及壓力變送器的使用，很大程度還提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2.2 具體實(shí)施方案

輔機(jī)間空壓機(jī)順控系統(tǒng)改造，主要是增加了1 套控制系統(tǒng)來集中控制2 臺(tái)空壓機(jī)的啟停，以保證2 臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，同時(shí)進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

2.2.1 壓力測(cè)控儀、壓力變送器及壓力表的安裝

在2 臺(tái)空壓機(jī)出口壓縮空氣母管上安裝1 臺(tái)0～6 MPa 的電容式壓力變送器，實(shí)時(shí)采集壓縮空氣母管的壓力；在輔機(jī)間空壓機(jī)旁的墻面上安裝一面控制柜，在柜門上安裝1 臺(tái)型號(hào)為CH6 的壓力測(cè)控儀，在柜內(nèi)安裝1 個(gè)空氣開關(guān)FS1。然后，用電纜將空氣開關(guān)、壓力測(cè)控儀和壓力變送器連接起來。

空氣開關(guān)FS1 作為壓力測(cè)控儀的電源開關(guān)，為其提供220 V 交流電源。壓力測(cè)控儀用SXY 表示，型號(hào)為CH6 型，是一種數(shù)字顯示儀。壓力測(cè)控儀有1 組模擬量信號(hào)輸入端AI，接收壓力變送器的信號(hào)；有1 組24 V 直流電源輸出端，為壓力變送器提供電源；有4組報(bào)警輸出端，分別為ALL、AL、AH、AHH。

當(dāng)合上FS1 開關(guān)后，壓力測(cè)控儀、壓力變送器開始工作。緊接著，在壓力測(cè)控儀中設(shè)定好壓力變送器的量程、信號(hào)類型、顯示位數(shù)等，即可正常顯示壓力。在2 臺(tái)空壓機(jī)出口處分別安裝1 塊耐震壓力表，型號(hào)為YN-100，0～6 MPa，用于顯示2 臺(tái)空壓機(jī)出口的壓力實(shí)時(shí)值。

2.2.2 空氣開關(guān)、中間繼電器安裝

在控制柜內(nèi)依次安裝4 個(gè)空氣開關(guān)，分別為FS2、FS3、FS4、FS5；再安裝4 個(gè)繼電器[2]，分別為KA1、KA2、KA3、KA4。然后將繼電器與空氣開關(guān)按圖4的方式用1.5 mm2單芯軟銅線連接起來，組成中間繼電器回路。

圖4 繼電器與空氣開關(guān)連接圖

如圖4 所示，中間繼電器回路主要是將壓力測(cè)控儀的輸出信號(hào)傳輸給2 臺(tái)空壓機(jī)，同是也是一種隔離電路，將空壓機(jī)的控制系統(tǒng)與壓力測(cè)控儀進(jìn)行隔離。

2.2.3 1 #空壓機(jī)（捷豹）控制回路改造

捷豹空壓機(jī)（1#空壓機(jī)）控制回路改造，主要是拆除原來的壓力開關(guān)，將1#空壓機(jī)的自動(dòng)啟停信號(hào)YL1、YL2 兩個(gè)端子用型號(hào)為KRVVP 2×1.5 mm2的電纜與控制柜內(nèi)KA4 繼電器的13#、14#端子進(jìn)行連接，如圖5 所示。

圖5 1#空壓機(jī)自動(dòng)啟停連接圖

如圖4、圖5 中所示，用KA1、KA4 繼電器控制1#空壓機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)，用KA3、KA4 繼電器控制1#空壓機(jī)的自動(dòng)停止。1#空壓機(jī)投運(yùn)時(shí)，依次合上控制柜內(nèi)的空氣開關(guān)FS2、FS4、FS5。然后，在壓力測(cè)控儀中設(shè)定AL 和AH 報(bào)警值。當(dāng)壓力值低于設(shè)定的AL低報(bào)警值時(shí)，KA1 繼電器吸合，同時(shí)KA1 的常開觸點(diǎn)（43、44）閉合，導(dǎo)致KA4 繼電器也同時(shí)得電吸合，KA4 繼電器的常開觸點(diǎn)（13、14）閉合，1#空壓機(jī)啟動(dòng)。當(dāng)壓力值繼續(xù)上升，達(dá)到設(shè)定的AH 高報(bào)警值時(shí)，KA3 繼電器得電吸合，同時(shí)KA3 的常閉觸點(diǎn)（31、32）斷開，KA4 繼電器失電復(fù)位，KA4 繼電器的常開觸點(diǎn)（13、14）復(fù)位變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，1#空壓機(jī)停機(jī)卸載。

2.2.4 2 #空壓機(jī)（漢緯爾）控制回路改造

2#空壓機(jī)控制回路改造，主要是改造自動(dòng)控制方面，手動(dòng)控制保留。將2#空壓機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)（25#、20#端子）和停機(jī)信號(hào)（20#、24#端子）用型號(hào)為KRVVP 4×1.5 mm2的電纜分別與控制柜內(nèi)KA2 和KA3 繼電器的13#、14#端子連接，如圖6 如示。

圖6 2#空壓機(jī)自動(dòng)啟停連接圖

如圖4、圖6 中所示，用KA2 繼電器控制2#空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，用KA3 繼電器控制2#空壓機(jī)自動(dòng)停止。2#空壓機(jī)投運(yùn)時(shí)，合上控制柜內(nèi)的開關(guān)FS3、FS4，然后，在壓力測(cè)控儀中設(shè)定ALL 報(bào)警值，AH 值不再設(shè)置。當(dāng)壓力值下降到設(shè)定的ALL 報(bào)警值時(shí)，壓力測(cè)控儀的ALL 報(bào)警觸點(diǎn)動(dòng)作，KA2 繼電器得電吸合，KA2繼電器的常開觸點(diǎn)（13、14）閉合，2#空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)壓力值上升到AH 高報(bào)警值時(shí)，KA3 繼電器得電吸合，同時(shí)KA3 繼電器的常開觸點(diǎn)（13、14）閉合，2#空壓機(jī)停機(jī)卸載。

3 改造后的空壓機(jī)控制系統(tǒng)組成

改造后，2 臺(tái)空壓機(jī)的自動(dòng)控制均由壓力測(cè)控儀來完成，壓力測(cè)控儀會(huì)將采集到的壓力實(shí)時(shí)顯示在面板上，即PV 值，根據(jù)設(shè)定的AL、ALL、AH 報(bào)警值來控制2 臺(tái)空壓機(jī)的自動(dòng)啟停，從而控制2 臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)。

4 改造后的空壓機(jī)控制系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

2 臺(tái)空壓機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)改造后，運(yùn)行情況更穩(wěn)定。相對(duì)于原有系統(tǒng)，改造后的控制系統(tǒng)在多個(gè)方面都有創(chuàng)新。首先，空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間更均衡。可根據(jù)運(yùn)行情況，隨時(shí)改變2 臺(tái)空壓機(jī)的啟動(dòng)順序，調(diào)整其運(yùn)行時(shí)間。其次，降低設(shè)備維修成本。改造后，2 臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間比較均衡，不會(huì)造成某一臺(tái)空壓機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而損壞，在一定程度上降低了因設(shè)備損壞而產(chǎn)生的維修成本。最后，提高了系統(tǒng)可靠性。壓力變送器精度等級(jí)高，采用電流信號(hào)傳輸，抗干擾能力強(qiáng)。壓力測(cè)控儀選用新一代成熟的數(shù)顯設(shè)備，平均故障間隔時(shí)間大于120 萬h，工作可靠。繼電器選用固態(tài)繼電器，工作穩(wěn)定。因此，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得到很大提高。

5 結(jié)語

輔機(jī)間2 臺(tái)空壓機(jī)經(jīng)改造順控系統(tǒng)后，運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)生因燃?xì)鈾C(jī)組頻繁啟機(jī)而導(dǎo)致空氣壓力不足的現(xiàn)象。這次改造，雖然只是一次小的改造，僅改動(dòng)了2臺(tái)空壓機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，但這次改造不僅可以控制2臺(tái)空壓機(jī)的啟動(dòng)順序，還提高了設(shè)備可靠性，給燃?xì)鈾C(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。