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文檔簡(jiǎn)介

儀表專題講座大型壓縮機(jī)組的控制與聯(lián)鎖保護(hù)壓縮機(jī)組概述

分類

往復(fù)式壓縮機(jī):適用于流量小,壓縮比高的場(chǎng)合。常用控制方案有氣缸余隙控制;吸入管線上的頂開(kāi)閥控制;旁路回流量控制;轉(zhuǎn)速控制等;離心式壓縮機(jī):體積小、流量大、運(yùn)行效率高、易損件少、維護(hù)方便、氣缸內(nèi)無(wú)油氣污染等。主機(jī):原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī))、壓縮機(jī)、齒輪箱等;輔機(jī):潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)等。

離心式壓縮機(jī)組的主要控制系統(tǒng)

氣量控制系統(tǒng)(負(fù)荷控制系統(tǒng)):通過(guò)控制流量或壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié):一般根據(jù)吸入壓力來(lái)調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。如:電機(jī)的變頻調(diào)速控制;蒸汽透平的主蒸汽閥開(kāi)度控制。

壓縮機(jī)吸入口或出氣口的節(jié)流:調(diào)節(jié)加裝在管線上的導(dǎo)向葉片的角度,實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣量或出氣量的控制。圖

空壓機(jī)入口導(dǎo)葉控制JCSSLZCFCHC電機(jī)FV反作用反作用低選器手操器,開(kāi)車時(shí)控制導(dǎo)葉開(kāi)度離心式壓縮機(jī)組的主要控制系統(tǒng)

防喘振控制系統(tǒng)喘振是離心式壓縮機(jī)的固有特性。誘因?yàn)閴嚎s機(jī)負(fù)荷下降,發(fā)生時(shí)會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞機(jī)體。離心式壓縮機(jī)組的主要控制系統(tǒng)固定極限流量(最小流量)法:旁路、放空等

可變極限流量法離心式壓縮機(jī)組的主要控制系統(tǒng)

壓縮機(jī)各段吸入溫度以及分離罐液位控制保證壓縮效率,防止氣體帶液壓縮機(jī)的油路控制系統(tǒng)密封油(或密封氣)、控制油、潤(rùn)滑油系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的油槽液位、密封氣泄漏量、油壓、油溫等的檢測(cè)控制和聯(lián)鎖報(bào)警。

壓縮機(jī)軸振動(dòng)及軸位移監(jiān)測(cè)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)BENTLY3300、3500,ENTEK6600離心式壓縮機(jī)組的聯(lián)鎖保護(hù)

聯(lián)鎖的分類(從所起的作用)

啟動(dòng)聯(lián)鎖:B類聯(lián)鎖,“與”的關(guān)系;停車聯(lián)鎖:A類聯(lián)鎖(具備第一故障報(bào)警功能),“或”的關(guān)系;其它聯(lián)鎖:輔助油泵啟動(dòng)等。

聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)ESD、PLC系統(tǒng)(包含在主裝置聯(lián)鎖系統(tǒng)中):機(jī)組另配置電子調(diào)速器、超速跳閘模塊等保護(hù)設(shè)備;機(jī)組綜合控制系統(tǒng)ITCC:集成防喘振控制、聯(lián)鎖保護(hù)、電子調(diào)速、負(fù)荷調(diào)節(jié)等各種機(jī)組控制功能。離心式壓縮機(jī)組的聯(lián)鎖保護(hù)

聯(lián)鎖設(shè)計(jì)的原則

(故障—安全型)聯(lián)鎖停車回路的發(fā)訊元件(如壓力開(kāi)關(guān)、停車按鈕)在壓縮機(jī)正常運(yùn)行期間,觸點(diǎn)均為閉合狀態(tài),參數(shù)越限時(shí),觸點(diǎn)斷開(kāi)。聯(lián)鎖停車回路的動(dòng)作元件(如電磁閥、繼電器)在壓縮機(jī)正常運(yùn)行時(shí),為帶電勵(lì)磁狀態(tài)(閥自身或關(guān)閉或打開(kāi))。對(duì)于直接安裝在油路上的電磁閥,可采取兩閥并聯(lián)的方式;對(duì)于安裝在調(diào)節(jié)閥氣路上的電磁閥,可采取兩閥串聯(lián)的形式。故障檢測(cè)元件盡量采取“三取二”方式(部分參數(shù)“二取二”)設(shè)置。聯(lián)鎖系統(tǒng)選用具備容錯(cuò)、冗余、SOE等功能的系統(tǒng)。停車聯(lián)鎖信號(hào)具備第一故障報(bào)警功能,故障發(fā)生后,只有待其它聯(lián)鎖信號(hào)消失,方可復(fù)位。復(fù)位按鈕、旁路開(kāi)關(guān)采取動(dòng)作時(shí)觸點(diǎn)閉合的形式。壓縮機(jī)組主要的聯(lián)鎖保護(hù)回路

啟動(dòng)聯(lián)鎖:保證機(jī)組安全啟動(dòng)

不存在任何停車條件;潤(rùn)滑油壓力正常:軸與軸瓦間建立足夠的油膜;潤(rùn)滑油溫度正常:更好地建立油膜;調(diào)速油、動(dòng)力油壓正常:保證調(diào)速系統(tǒng)正常工作;油槽油位正常:保證足夠的潤(rùn)滑油、調(diào)速油等;盤車停止:脫開(kāi)盤車電機(jī);防喘振閥全開(kāi):避免開(kāi)車過(guò)程中出現(xiàn)喘振。其它工藝系統(tǒng)的啟動(dòng)條件:如進(jìn)出口閥的打開(kāi)或關(guān)閉。壓縮機(jī)組主要的聯(lián)鎖保護(hù)回路

停車聯(lián)鎖:避免產(chǎn)生設(shè)備及人身傷亡事故軸位移過(guò)高:拉傷軸瓦和軸頸、導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與定子元件(如迷宮齒、葉輪)摩擦、碰撞致使其損壞。軸振動(dòng)過(guò)高:機(jī)組的大多數(shù)故障均體現(xiàn)在振動(dòng)異常升高上。設(shè)置振動(dòng)聯(lián)鎖的場(chǎng)合,一般是水平和垂直兩個(gè)方向相“與”。部分機(jī)組啟動(dòng)時(shí),需要臨時(shí)摘除振動(dòng)聯(lián)鎖。

轉(zhuǎn)速過(guò)高:避免過(guò)高的離心力導(dǎo)致飛車,一般設(shè)置為原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的10%~15%。潤(rùn)滑油壓力低:避免高速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子與軸瓦間摩擦加劇,軸承溫度飛升,燒壞軸承。

壓縮機(jī)組主要的聯(lián)鎖保護(hù)回路調(diào)速油壓力低:防止調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)作失靈,造成機(jī)組失控。軸瓦溫度過(guò)高:避免軸瓦燒壞。密封系統(tǒng)聯(lián)鎖:避免被壓縮氣體通過(guò)固定殼體和旋轉(zhuǎn)軸間隙泄漏。采用油膜密封時(shí),一般設(shè)置密封油槽液位低聯(lián)鎖;采用干氣密封時(shí),一般設(shè)置密封氣泄漏量高聯(lián)鎖。吸入罐液位過(guò)高:防止氣體帶液而損壞葉輪。電機(jī)故障:電機(jī)運(yùn)行信號(hào)的消失、電機(jī)絕緣性能下降、電機(jī)軸承(定子)溫度高等。喘振聯(lián)鎖:一般以一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生了多次喘振來(lái)決定是否停車。

2502X47T2K2C1RSTC0RSTC125052512M200K4K1002514C0T2T2K20T1T1X47M2002516M200C0X48M2012520M201C1X48M2022524M202M1M3M2022555M204M201M2022757YE9PDSX48:聯(lián)鎖復(fù)位按鈕聯(lián)鎖停車電磁閥舉例:某壓縮機(jī)在連續(xù)10秒內(nèi)發(fā)生二次喘振,將立即打開(kāi)防喘振閥,使流量增加以脫離喘振區(qū)。若連續(xù)10秒內(nèi)發(fā)生四次喘振,機(jī)組將采取停車措施。斷開(kāi)閉合被壓縮氣體緩沖罐PDS+-喘振的檢測(cè)原理壓縮機(jī)組主要的聯(lián)鎖保護(hù)回路

其它聯(lián)鎖:主要輔助系統(tǒng)的聯(lián)鎖工藝條件聯(lián)鎖:如入口壓力、溫度過(guò)低或過(guò)高,段間出口溫度過(guò)高,出口壓力低或高,進(jìn)出口閥關(guān)閉、相關(guān)工藝系統(tǒng)停車等等。輔助油泵自啟動(dòng):潤(rùn)滑油壓力降低到正常油壓的70%~80%時(shí),輔助油泵自動(dòng)啟動(dòng),確保潤(rùn)滑油壓力系統(tǒng)正常。事故油泵自啟動(dòng):原則上由柴油發(fā)電機(jī)單獨(dú)供電。油路系統(tǒng)報(bào)警:如油過(guò)濾器壓差高、油槽油位低等。凝汽式透平的相關(guān)聯(lián)鎖:真空度高聯(lián)鎖、凝液泵自啟動(dòng)聯(lián)鎖等。壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)一、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1、常用檢測(cè)參數(shù)振幅:反映機(jī)器振動(dòng)劇烈程度,單位為μm、mil(1mil=25.4μm);振動(dòng)頻率:轉(zhuǎn)速的倍數(shù)頻率,1X、2X、X/2;相角:轉(zhuǎn)子某一瞬間所在位置;轉(zhuǎn)速振動(dòng)形式:時(shí)基波形(轉(zhuǎn)軸位置和水平時(shí)間軸的關(guān)系曲線)、軸心軌跡(軸截面中心運(yùn)動(dòng)軌跡的曲線);其他參數(shù):軸承溫度、潤(rùn)滑油溫度、介質(zhì)壓力、介質(zhì)流量等。壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)2、電渦流傳感器系統(tǒng)1)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器類型:接觸式、非接觸式;2)常見(jiàn)電渦流傳感器型號(hào):BENTLY33005mm/8mm/11mm系列、BENTLY3300XL8mm系列、ENTEK1900系列、Metrix1005、1007系列等。3)電渦流傳感器系統(tǒng)的構(gòu)成:探頭、延伸電纜、前置器(變送器);4)工作原理:渦流效應(yīng)(導(dǎo)體在變化磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流)。H2抵消部分H1,導(dǎo)致線圈阻抗Z、電感L、品質(zhì)因數(shù)Q發(fā)生變化;選取某一參數(shù)(如:L、Z),經(jīng)一定的轉(zhuǎn)換電路可將參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電壓輸出;研究參數(shù)與距離間的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系,使其構(gòu)成單值函數(shù),如:Z=f(ρ、μ、x、ω)壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)5)BENTLY3300XL電渦流傳感器型號(hào)簡(jiǎn)介前置器:

330180-AXX-BXX

A:總長(zhǎng)度和安裝選項(xiàng);B:批準(zhǔn)機(jī)構(gòu)延伸電纜:330130-AXXX-BXX-CXXA:電纜長(zhǎng)度;B:接頭保護(hù)器和電纜選項(xiàng);C:批準(zhǔn)機(jī)構(gòu)傳感器探頭:部件號(hào)–AXX–BXX–CXX–DXX–EXX壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)電渦流傳感器系統(tǒng)特性延伸電纜+探頭長(zhǎng)度應(yīng)與前置器相匹配探頭直流阻抗位于6.95~10.77Ω之間;3300XL前置器到監(jiān)測(cè)器≤305米;電渦流傳感器系統(tǒng)只允許單端(現(xiàn)場(chǎng)或控制室)接地;電渦流傳感器系統(tǒng)的線性范圍為2mm(80mils);電渦流傳感器系統(tǒng)的靈敏度:標(biāo)準(zhǔn)5m、9m系統(tǒng)分別為7.87V/mm(200mV/mil)±5%、7.87V/mm(200mV/mil)±6.5%。壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)6)傳感器探頭的安裝外觀檢查測(cè)量直流阻抗靜態(tài)調(diào)校:TK3校驗(yàn)儀、數(shù)字電壓表以測(cè)得探頭線性范圍的中點(diǎn)電壓作為安裝的參考電壓(-8~-10VDC)根據(jù)確定的間隙電壓,在正交方向安裝固定兩個(gè)振動(dòng)探頭;測(cè)量軸竄量,根據(jù)零點(diǎn)電壓計(jì)算遠(yuǎn)、近端電壓,根據(jù)此電壓安裝固定軸位移探頭(遠(yuǎn)端電壓=零點(diǎn)電壓+竄量*選取的線性范圍平均靈敏度/2;近端電壓=零點(diǎn)電壓-竄量*選取的線性范圍平均靈敏度/2)壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)3、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1)BENTLY3300監(jiān)視儀特點(diǎn):液晶數(shù)字式表頭、通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)和內(nèi)部短接片進(jìn)行組態(tài)設(shè)定、4~14個(gè)可選位置的框架結(jié)構(gòu)。主要硬件電源模件:3300/12(115、220VAC)、3300/14(DC電源)監(jiān)測(cè)器模件:3300/03,對(duì)框架中的模件進(jìn)行報(bào)警設(shè)定點(diǎn)調(diào)整、報(bào)警確認(rèn)復(fù)位;連接鍵相位傳感器,為其提供電源;實(shí)現(xiàn)框架內(nèi)各安裝模件的內(nèi)部通訊等;雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)器模件(3300/16):連續(xù)測(cè)量?jī)蓚€(gè)軸振動(dòng)及間隙電壓信號(hào)。LED指示燈有OK(綠,常亮,閃爍表示曾經(jīng)發(fā)生異常)、ALERT/DANGER(紅,常滅,有報(bào)警/聯(lián)鎖時(shí),閃爍)、BYPASS(紅,當(dāng)通道的聯(lián)鎖功能或通道被旁路時(shí),點(diǎn)亮);具有DIP設(shè)定開(kāi)關(guān)及內(nèi)部跳線。雙通道軸位移監(jiān)測(cè)器模件(3300/20):連續(xù)測(cè)量?jī)蓚€(gè)軸位移及間隙電壓信號(hào)。軸振動(dòng)監(jiān)測(cè)器的現(xiàn)場(chǎng)接線圖

壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)2)BENTLY3500監(jiān)視儀特點(diǎn):基于Windows的軟件操作平臺(tái)、通過(guò)軟件進(jìn)行組態(tài)設(shè)定、卡件可熱插拔、系統(tǒng)可靠性高。主要硬件(前端面板模件+背面I/O模件)電源模件:3500/15(110VAC、220VAC、24VDC可選),半高模塊;機(jī)架接口模塊RIM(3500/20):實(shí)現(xiàn)機(jī)架與PC之間的通訊、報(bào)警確認(rèn)復(fù)位等;監(jiān)測(cè)器模件(3500/42M):四通道,可實(shí)現(xiàn)軸振動(dòng)、軸位移、偏心度、加速度、速度等過(guò)程變量的監(jiān)視,同時(shí)可對(duì)輸入信號(hào)設(shè)置報(bào)警、聯(lián)鎖。四通道繼電器模塊(3500/32):具有四路繼電器輸出,每路的輸出狀態(tài)由從一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)器模塊送來(lái)的報(bào)警數(shù)值通過(guò)“與”、“或”邏輯判斷后產(chǎn)生。鍵相位模塊(3500/25):半高模塊,每個(gè)模塊可接收兩個(gè)鍵相位傳感器輸入,用于獲取數(shù)字鍵相信號(hào)、機(jī)組轉(zhuǎn)速。

壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)3500系統(tǒng)組態(tài)簡(jiǎn)介組態(tài)步驟:打開(kāi)組態(tài)軟件→連接PC機(jī)與3500系統(tǒng)→上傳缺省組態(tài)文件→修改、設(shè)定組態(tài)數(shù)據(jù)→下裝組態(tài)文件并保存→斷開(kāi)連接主要組態(tài)內(nèi)容:位號(hào)、測(cè)量變量類型(振動(dòng)、位移等)、I/O模件類型、量程范圍、報(bào)警/聯(lián)鎖延時(shí)時(shí)間及是否自鎖等、報(bào)警聯(lián)鎖值設(shè)置、聯(lián)鎖動(dòng)作邏輯設(shè)定等。日常使用:監(jiān)控實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)及系統(tǒng)狀態(tài)、回路聯(lián)校、報(bào)警/聯(lián)鎖旁路等。連接上傳下裝選擇/設(shè)定槽路對(duì)應(yīng)模塊設(shè)定報(bào)警聯(lián)鎖值設(shè)定位號(hào)對(duì)選中模塊進(jìn)行詳細(xì)參數(shù)設(shè)置壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)3500系統(tǒng)配置實(shí)例壓縮機(jī)內(nèi)止推瓦外止推瓦推力盤VT88502BZT88551AZT88551BZT88551C徑向瓦VT88502AZT88501AZT88501BZT88501CVT88501BVT88501AVT88551BVT88551AVT88552AVT88552B蒸汽透平KM885513500/15

DC24V電源模塊3500/20

機(jī)架接口模塊接地模塊3500/42M監(jiān)測(cè)器模塊

CH1:VT88551ACH2:VT88551BCH3:VT88552ACH4:VT88552B3500/42M監(jiān)測(cè)器模塊

CH1:VT88501ACH2:VT88501BCH3:VT88502ACH4:VT88502B3500/42M監(jiān)測(cè)器模塊

CH1:ZT88551ACH2:ZT88551BCH3:ZT88551C3500/42M監(jiān)測(cè)器模塊

CH1:ZT88501ACH2:ZT88501BCH3:ZT88501C3500/25鍵相位模塊CH1:KM885513500/32四通道繼電器模塊

CH1:ZS88551CH2:ZS88501

壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)4、軸振動(dòng)/位移異常原因1)機(jī)械/工藝原因:修理不足,引起瓦塊間隙增大;轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)軸彎曲;機(jī)組潤(rùn)滑不良;油膜振蕩(如潤(rùn)滑油帶水);介質(zhì)帶液;葉輪結(jié)焦、結(jié)垢且分布不均(導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不平衡);壓縮機(jī)憋壓;喘振等。2)儀表原因:探頭磨損;接頭松動(dòng)或接觸不良;間隙電壓過(guò)低或過(guò)高;電磁干擾;三芯電纜屏蔽層對(duì)地;探頭、延伸電纜破皮;系統(tǒng)或卡件死機(jī)。3)儀表檢查處理步驟:檢查探頭直流阻抗;檢查間隙電壓;緊固、清洗延伸電纜及前置器等各個(gè)連接處;檢查電纜等的屏蔽接地情況;對(duì)于卡件或系統(tǒng)的死機(jī)需要在摘除相關(guān)聯(lián)鎖后對(duì)系統(tǒng)、卡件停電重啟。一般探頭和前置器的檢查可采取“替換法”。壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)二、電子調(diào)速系統(tǒng)組成:一次測(cè)量元件、電子調(diào)速器、電液轉(zhuǎn)換器、調(diào)速閥等Woodward505E電子調(diào)速器硬件:電源卡、存儲(chǔ)器卡、速度信號(hào)輸入模塊(兩個(gè)無(wú)源磁性探頭MPU輸入的頻率信號(hào)高選)、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)模塊(4~20/20~160mA→E/H)、模擬量輸入/輸出模塊(各6個(gè))、開(kāi)關(guān)量輸入(16個(gè))/輸出(8個(gè))模塊、串行通信模件

轉(zhuǎn)速設(shè)定點(diǎn)塊SHPPLP比例/限制器低選器高選器I/HI/HDroop電液轉(zhuǎn)換器LP閥限制器PID升速降速遠(yuǎn)程設(shè)定允許遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速設(shè)定遠(yuǎn)程設(shè)定4~20mA高選器抽汽設(shè)定點(diǎn)塊DroopPID抽汽設(shè)定值升高抽汽設(shè)定值降低取反抽汽信號(hào)4~20mAHPLPSESEFTDCSFT抽汽止回閥冷凝器HSSCFTTTVSSHP閥LP閥壓縮機(jī)HP閥限制器電液轉(zhuǎn)換器505E電子調(diào)速器

轉(zhuǎn)速=(頻率/齒數(shù))*齒比*60HP、LP存在耦合關(guān)系,單獨(dú)改變一個(gè)開(kāi)度,對(duì)透平轉(zhuǎn)速、抽汽量等均產(chǎn)生影響反作用,轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時(shí),控制器輸出增加,開(kāi)大HP閥和LP閥正作用,抽汽量高于設(shè)定值時(shí),控制器輸出增加,開(kāi)大LP閥,關(guān)小HP閥。壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)軟件上主要的需組態(tài)程序模塊透平啟動(dòng)模塊:選擇透平的啟動(dòng)方式(手動(dòng)、自動(dòng)或半自動(dòng))等。

速度控制模塊:是否使用第2路速度輸入、故障轉(zhuǎn)速數(shù)值、PID參數(shù)等與轉(zhuǎn)速控制有關(guān)的信息。速度參考模塊:調(diào)速器的轉(zhuǎn)速控制范圍、是否使用遠(yuǎn)程設(shè)定、超速跳閘值等。抽汽控制模塊:抽汽信號(hào)的單位/量程;回路的PID參數(shù);回路的正、反作用形式等抽汽控制的有關(guān)數(shù)據(jù)。透平特性參數(shù)模塊(比例/限制器):選擇LP、HP的解耦方式,確定控制中是轉(zhuǎn)速優(yōu)先還是抽汽優(yōu)先等。執(zhí)行器輸出模塊:輸出采用何種電流方式,執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí)505E是否停機(jī)等。I/O模塊:組態(tài)AI/AO/DI/DO的各通道是否使用,若使用,表示何種功能及量程范圍等。

壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)三、超速跳閘保護(hù)系統(tǒng)Protech203作用:避免調(diào)速器等控制設(shè)備失效造成透平失控,需單獨(dú)設(shè)置組成:三個(gè)構(gòu)造相同、相互獨(dú)立的轉(zhuǎn)速傳感單元組成

表決器中間繼電器各單元聯(lián)鎖繼電器的輸出通過(guò)一個(gè)“三取二”硬件表決器送出一般采用失勵(lì)跳閘型壓縮機(jī)組常用的監(jiān)控系統(tǒng)四、汽輪機(jī)一壓縮機(jī)組集成綜合控制系統(tǒng)ITCC代表產(chǎn)品:

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