离心机组

关键词： 低温 制冷 工艺 驱动

离心机组（精选九篇）

离心机组 篇1

重庆国际检测大厦暨国家中西部科技检测中心项目是目前中国西部最大的检测类在建项目, 占地近1.2万㎡, 总建筑面积达6万㎡, 落成后将引进一批国际国内权威检测机构, 从而成为集检测、实验、培训、认证、咨询、信息的一体化的检测服务综合机构, 建成后年检测收益将达10亿~15亿元。而清远义乌商贸城是粤北地区最大的轻工商品批发市场, 辐射整个广东省市场, 是清远市政府重点支持市场、市10大重点工程之一, 总面积8万多㎡, 总冷量达3 500 RT。

在多个国际品牌同台竞技的竞标格局中, 格力中央空调凭借自主研发的核心科技以及个性化的中央空调系统解决方案, 力压群雄, 一举夺标, 拿下这2个超千万元大单。

据介绍, 此次中标的中央空调系统设计将采用冷水系统, 主机采用离心机, 末端有风机盘管、空气处理机等设备。

离心式冷水机组是目前国际上能效最高的大型中央空调机组, 是代表中央空调行业最具有核心科技的产品之一, 主要用于大型建筑空间。过去, 只有美国的少数几家企业掌握了其核心技术和生产工艺, 中国空调企业此前一直未攻克这一难关, 以至于当时国内的大型中央空调项目, 几乎被美国的几大中央空调品牌垄断。

我国首台具有自主知识产权的离心式冷水机组于2005年8月在格力电器下线。由此打破了“美系”中央空调企业对大型中央空调领域的技术垄断, 填补了中国家电企业在大型中央空调领域的空白。

格力坚信, 每一个成功都是一个新的起点, 经过随后几年的科研攻关和应用试验, 格力高效离心机组不断突破行业技术瓶颈。2009年10月, 在广东省科技厅组织的科技成果鉴定会上, 格力高效离心机被清华大学、中国制冷学会等权威机构专家一致评定为达到国际领先水平, 最高能效比达9.18, 在相同工况下, 比普通离心机组节能30%~50%。以10万㎡的工程为例, 按每年运行3 000 h计算, 采用该机组每年可比普通机组节约用电150万k Wh~250万k Wh, 可节省电费90万~150万元。而如果中国5亿m2的大型公共建筑都采用高效离心式冷水机组, 每年全国可节电79亿k Wh, 减排788万t。

时至今日, 格力离心机已经成功运用在商场酒店、医疗卫生、市政科研、工业能源等各个行业领域, 成为离心机市场上的宠儿。

约克中央空调离心机组维修故障说明 篇2

约克彩色图象显示控制中心大大提高了效率且为机组提供了监控、数据记录、安全保护和便利的操作。该控制中心是当今最先进的微处理器控制系统，由工厂负责安装，敷线和测试。控制中心有彩色液晶显示屏（LCD）和各界面的轻触式按键。只需按下单个键就可以显示一系列技术信息和相应部件的彩色图，使信息更清晰明了，使机组操作更便捷。显示可选择中、英文或其它多种语言。

液晶显示屏所示的图片表现了冷水机组、子系统和系统参数的情况，并可以在同一画面同时显示多个运行参数。此外，操作员还可以通过图形界面观察冷水机组的历史运行情况和当前运行情况。在任何时候任何界面都会显示—状态条，它包含了系统状态说明行、详细说明行、控制电源、访问级别、时间和日期。所有的数据都用4位数表示和计算。

在预润滑和惯性停机阶段，系统状态将包括一个定时器，指示所剩的时间。控制中心与约克固态启动器（供选）、约克变速驱动装置（VSD）（供选）和约克机电式（E-M）启动器兼容。在显示屏上清晰地标出了冷水机组各参数的位置，以及对特定操作的指示。数据有公制和英制两种选择、用键盘可以按0.1的增量来输入设定值。

为操作者提供了安全访问密码，以防在未经许可的情况下改变设定值。访问级别分三级、每级均有自己的密码。机组检修用的某些界面、显示数值、可编程设定和手动控制不会给出。这些只有在进入检修访问级别后才能显示出来。属于这一类的冷水机组和控制中心的高级诊断和故障检查信息。

控制中心通过压缩机电机启动器中的1.5或2KVA变压器来断路，以便为所有控制器提供单独的过电流保护电源。提供几个接线条用于下列接线，如：遥控启停、流量开关、冷冻水泵、就地和远程启停装置。控制中心也提供现场联锁，以指示冷水机组的状态。这些触点包括：遥控模式准备启动、正常停机、紧急停机和冷水机组运行触点。压力传感器测出系统的压力，其输出是对应于压力输入的一直流电压；热敏电阻测出系统的温度，其输出是对应于所测温度的一直流电压。可以在运程位置用0-10VDC、4-20mA、触点闭合信号或通过串行通信来更改设定值。远程重设范围可调（达11.1℃）,可以按重设的需要来灵活、有效地使用远程信号。约克ISN楼宇自动化系统（BAS）通过协议接口卡（General Protocal Interface Card,简称GPIC）接收串行数据，该卡装在控制中心内部。

对于约克ISN网络来说，印刷电路板可以向微处理器板请求所需数据。该供选板可以从约克BAS组中获得。运地程序保持在永久性存储器（EPROM）中，避免了因交流电源断电/电池用完而引起冷水机组发生故障。程序设定值保存在RTC存储器中，其备用锂电池至少有11年的寿命。

智能防冻保护使冷水机组能在2.2℃的冷冻水出口温度下运行,当水温过低时机组不会出现麻烦的跳闸.复杂的有程序和传感器将监控冷水机组的水温，以免结冰。每个可编程点都有一个弹出窗口，给出了容许范围，禁止在设计极限之外对冷水机组编程。

主界面

当冷水机组接通电源后，将出现该界面，它显示了冷水机组的外观图形和对运行

工况的参数。当冷水机组运行时，靠色彩浓淡的交替变化来动态演示冷冻水流进/流出管道的情况。该界面还给出需要监控的主要参数。它们是：

显示

——冷冻水出水温度

——冷冻水回水温度

——冷却水进水温度

——冷却水出水温度

——电机运行（LED）

——运行电流占满负荷电流百分比（%）

——运行小时数

——输入功率（KW）（仅对采用变速驱动装置的场合）

另外通过屏幕上的轻触式按键，操作员还可从8个主要界面获取冷水机组的主要信息和各部件情况。这8个界面是；系统、蒸发器、冷凝器、压缩机、油槽、电机、设定值和历史记录。而且，还可通过这些主要界面进入到其他相关界面：固态启动器界面（选项），变速驱动装置界面（选项），通信界面，销售定单界面，运行界面以及趋势图设置界面。

在主界面上还设有注册（Log In）、注销（Log Out）和打印的功能。注册和注销是访问不同安全级别的方式。

显示信息

控制中心对运行的系统进行连续监控，显示并记录任何停机（紧急或正常停机）的原因。状态无论在机组关机、运行、启动还是停机时都显示一条信息，描述冷水机组的运行状态。详细说明行提供状态条中更详细的说明，显示警告、正常停机、紧急述机、禁止启动和其它信息。为了迅速确认问题的类型，用不同的颜色来显示信息：绿色－正常运行、黄色—警告、橙色－正常停机、红色－紧急停机。状态信息包括：

－系统准备启动

－正常停机－自动重启

－紧急停机－手动重启

－系统预润滑（有倒数计时器）

－系统正在运行（有倒数计时器）

－系统正在惯性停机（有倒数计时器）

－禁止启动

—叶片在关机前关闭

运行信息包括

－控制冷冻水出水

－启动抽空阶段的电流限制

禁止启动信息包括

－防再循环××分钟／秒

－叶片电机开关断开

－电机电流﹥１５％ＦＬＡ

警告信息包括：

－实时时钟故障

－冷凝或蒸发压力传感器出错

－制冷剂液位超出范围

－备用润滑－油压过低

－设定值被覆盖

－冷凝器－高压极限

－蒸发器－低压极限

－电机－超出电机电流极限（仅用Ｅ－Ｍ和供选的ＳＳＳ）－叶片没有校准－固定转速

（仅对供选的ＶＳＤ）

（仅对供选滤波器）

－谐波滤波器－禁止运行

－谐波滤波器－数据损失

－谐波滤波器－输入频率范围

常规停机信息包括：

－远程停机

－就地停机

－将压缩机开关置于运行位置

正常停机信息包括：

－多机组启停一触点断开

－系统启停一触点断开

－润滑油－温差过低

－润滑油－温度过低

－冷冻水出水－温度过低

－冷冻水出水－水流开关断开

－冷凝器－流量开关断开

－电机控制器－触点断开

－电机控制器－电流损耗

－断电

－控制中心－时间表

－启动器－线电压过低（仅对供选的ＳＳＳ）

－启动器－线电压过高（仅对供选的ＳＳＳ）

－位置传感器－电压过低

－润滑油－变速泵－传动触点断开

压缩机电机变速驱动

正常停机信息包括（仅对供选的ＶＳＤ）：

－ＶＳＤ停机－请求故障数据

－ＶＳＤ－初始化失败

－ＶＳＤ－Ａ、Ｂ、Ｃ相瞬时电流过高

－ＶＳＤ－Ａ、Ｂ、Ｃ相门启动高

－ＶＳＤ－单相输入电源

－ＶＳＤ－直流总线电压过高

－ＶＳＤ－逻辑板电源

－ＶＳＤ－直流总线电压过低

－ＶＳＤ－直流总线电压不平衡

－ＶＳＤ－预先充电－直流总线电压不平衡

－ＶＳＤ－内部环境温度过高

－ＶＳＤ－电流量程选择无效

－ＶＳＤ－Ａ、Ｂ、Ｃ变频器散热温度过低 －ＶＳＤ－转换器散热温度过低

－ＶＳＤ－预先充电－直流总线电压过低 －ＶＳＤ－逻辑板处理

－ＶＳＤ－运行信号

－ＶＳＤ－串行通信（仅对供选滤波器）－谐波滤波器－逻辑板或通信

－谐波滤波器－直流总线电压过高

－谐波滤波器－Ａ、Ｂ、Ｃ相电流过高

－谐波滤波器－锁相环路

－谐波滤波器－预先充电－直流总线电压过低 －谐波滤波器－直流总线电压不平衡

－谐波滤波器－１１０％输入电流过载

－谐波滤波器－逻辑板电源

－谐波滤波器－运行信息

－谐波滤波器－直流变流器１

－谐波滤波器－直流变流器２

紧急停机信息包括：

－蒸发器－压力过低

－蒸发器－压力传感器或出水温度探头

－蒸发器－压力传感器或温度传感器

－冷凝器－高压保护触点断开

－冷凝器－压力过高

－冷凝器－压力传感器超出量程

－辅助安全停机－触点闭合－排气－温度过高

－排气－温度过低

－润滑油－温度过高

－润滑油－压差过小

－润滑油－压差过大

－润滑油－油泵压力传感器超出量程

－润滑油－油槽压力传感器超出量程

－润滑油－压差较准

－润滑油－变速泵－未达到压力设定值

－控制中心－断电

－电机可启动器－电流不平衡（仅对供选的ＳＳＳ）－止推轴承－位置传感器间隙

－止推轴承－位置传感器超出范围

－止推轴承－油温过高

－止推轴承－油温传感器

－软件狗－软件重新启动

压缩机电机变速驱动；紧急停机信息包括（仅对供选的ＶＳＤ）

—ＶＳＤ停机－请求故障数据

—ＶＳＤ－停机触点断开

—ＶＳＤ－１０５％电机电流过载

—ＶＳＤ－Ａ、Ｂ、Ｃ变频器散热温过高 —ＶＳＤ－转换器散温度过高

—ＶＳＤ－预先充电闭锁（仅对供选滤波器）—谐波滤波器－散热温度过高

离心机组 篇3

关键词：压缩机组；辅油泵；联锁设计

中图分类号：TH452 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）27-0021-02

在我国，能够和空分装置相配套的大型离心式压缩机组，大多都是杭汽产汽轮机驱动沈鼓、陕鼓产压缩机的模式，只有极少数使用电机驱动的模式。为了保证低油压状态下机组的安全、平稳运行，在进行辅油泵联锁设计时，通常将设计方案定为：当润滑油总管的压力≤150 kPa或者汽轮机控制油的压力不超过600 kPa时，起动辅油泵，而当润滑油总管压力在100 kPa以下时联锁停车。

某气化厂空分车间内设置有3台氧压机组，4台空压机组。在机组的运行过程中，出于种种因素的作用使得油压产生下降趋势时，通过上面的连锁设计可以使得辅油泵正常工作，迅速将油压调整到正常水平。然而，一旦由于某种原因使得主油泵突然停止工作，在辅油泵还没有开始运转之前，油压就已经下落到极限值，使得压缩机组停机，在这样的情况下辅油泵就无法起到预期的效果。这就需要对空分大型离心式压缩机组辅油泵的连锁设计进行优化，以使其在主油泵突然停工以后能够发挥应有的作用。

1 问题分析

某气化厂空分车间的大型离心式压缩机组曾经受到电网波动的影响，发生了严重的低油压情况，导致联锁停机事故。在详细的检查之后发现，是电压的异常波动导致了空压机组主油泵的突然停机。在辅油泵尚未启动之前，润滑油总管的智能油压开关已经被触发，从而发生联锁停车。在事故发生以后，工作人员对故障的过程进行了详细的分析，并对联锁设计所遵循的原理进行了反思。

若要使辅油泵工作，至少需要满足以下两个条件：

①润滑油总管油压在150 kPa以下，或者汽轮机控制油压在600 kPa以下，当满足这两项之一时，低油压信号就会触发联锁启动辅助油泵。此外，如果润滑油压在100 kPa以下，油压开关动作，触发联锁停车。

②主油泵停止工作以后，在启动辅油泵之前有3 s的时间间隔。这样设计是为了增强信号的抗干扰能力。通过对联锁设计的工作原理进行分析，初步得做出假设，可能是第二个条件的设立导致了先停车然后再启动辅油泵。基于此，工作人员进行了专项试验，在联锁设计中取消了对辅油泵启动第二个条件的制约，然而试验结果驳斥了这一假设，依然是先有停车信号，然后才发出启动辅油泵的信号。

工作人员随后又仔细检查了油压变送器和油压开关。证明变送器和油压的安装位置准确无误，而且其性能也都十分理想，能够满足实际需求。但是发现DCS中变送器油压信号的扫描周期过长，扫描周期达到了1 s。于是，将DCS中变送器油压信号扫描周期缩短到0.2 s之后再次进行试验，仍然取得了和上面一样的实验结果，停车信号在辅油泵的启动信号之前。但是这次注意到主油泵停机后1.097 s，油压开关旋即启动，使得联锁停车。这样快的油压下降速度，要求必须提升辅油泵的启动速度，这样才有可能防止机组统计带来的损失。

2 改进方案

①从工艺管理上，要明确试验大型离心式压缩机组辅油泵联锁起动的方法。一般而言，试验人员往往认为润滑油压低报警、辅助油泵能够自动起动就可以证明联锁正常。这样是很不妥善的，需要将机组的联锁停车信号纳入辅油泵的启动条件实验中去。联锁正常的条件应当是辅油泵在触发低油压联锁停车信号之前已经启动，油压逐渐达到正常水平。为了保证系统的可靠性，需要备用两台油泵瓦，先启动的那一台作为主泵。

②采用汽轮机拖动模式的大型离心式压缩机组，在考虑辅油泵启动的条件时，不必考虑主电机运行信号或者汽轮机转速信号的影响。正确的联锁设计应该是这样的：润滑油总管油压在220 kPa以下或者汽轮机控制油压在780 kPa以下时，触发辅油泵启动装置；润滑油压在100 kPa以下时，触发联锁停车系统。如果机组装置了蓄能器，还应当对蓄能机的性能进行实时的监控。

③如果有密封气压力要求，当密封气压力在联锁值水平以下时，避免启动辅油泵。如果油压处于常态，不允许有两台及两台以上的油泵同时运行。在两台油泵的切换过程中，一旦润滑油总管的油压比常态油压超出1/4以上，需要立即使原主油泵停机。

④为了增强抗信号干扰的能力，不仅需要屏蔽电缆，还应当以油泵电机运行信号与电流指示相结合的方式帮助辅油泵联锁启动，但注意不要在主油泵停运信号和辅油泵启动信号之间留下太多的时间间隔。将辅油泵的启动条件设置成，主油泵停止运行，同时主油泵电机电流不足正常电流的1/5。

⑤还有一种情况，就是当油泵在自动运行状态下，一旦将现场控制柜的开关调成手动，油泵就会立即停运，过了一会才恢复运行。为了解决这个问题，在考虑泵的联锁启动条件时，需要将机组的两台油泵的“手动，自动”切换信号排除在启动条件之外。

⑥对于润滑油站管路附件的压力等级还有一定的要求。随着空分装置和压缩机组日益大型化，油泵的供油量也相应的增加。当两台油泵在正常的手动或自动切换期间，需要两台油泵并运，这就导致润滑油流量加大，压力也相应的升高，过大的压力可能会冲破法兰间的垫片，喷泄出大量的润滑油，导致机组停运，辅油泵也就无法发挥应有的作用。

3 实施效果

根据上面的改进方案，工作人员对车间里的氧化机组和空压机组进行进行了改进，其中，空压机组辅油泵联锁起动设定油压从150 kPa调整为为220 kPa，氧压机组辅油泵联锁起动设定油压从150 kPa调整到180 kPa。在实施改进方案以后，为了验证改进效果进行了试验，演示表明，油泵电行信号消失不会引起油泵切换，现场“手动，自动”开荧切换不会引起泵瞬间自停，主油泵突然停转时辅助油泵能迅速起动，油压波动小，没有触发低油压联锁停机。在一次晃电事故中，这些经过改进的机组都出现了油泵切换，没有再发生低油压联锁停机的问题。

4 结 语

综上所述，在空分装置和压缩机组日益大型化的今天，空分大型离心式压缩机组的故障可能会造成严重的经济损失，需要通过科学的改进方案防止出现停车事故。这就要求在对空分大型离心式压缩机组辅油泵联锁设计时，考虑周全，针对现有设计方案的不足不断进行改良和完善，保证其运行的安全性和平稳性。

参考文献：

[1] 李信果，杨国锋.浅谈空分大型离心式压缩机组辅油泵联锁设计[J].机械与电子，2010，（31）.

[2] 赵旭阳.空分大型离心式压缩机组辅油泵联锁设计初论[J].电子信息科技，2011，（14）.

氨离心压缩机组运行优化总结 篇4

该套氨压缩机组不仅满足低温甲醇洗装置所需的冷量需求, 同时还为空分装置提供冷量。

一、流程简介和设备介绍

1、流程简介

来自低温甲醇洗装置-40℃级气氨 (0.0721MPa (A) , 35600Nm3/h) 进入氨压机一段入口分离器S28001, 分离液体后, 进入氨压机K28001的一段经8级压缩到0.482MPa (A) , 然后出压缩机进入中间冷却器E28001管程, 被壳程的循环水冷却到40℃左右, 再进入K28001的二段入口。

来自低温甲醇洗装置和空分装置的4℃级气氨 (0.49MPa (A) , 15600Nm3/h) 进入氨压机二段入口分离器S28002, 分离液体后, 进入氨压机K28001的第二段入口, 与一段来的气氨混合后经二段3级压缩到0.85MPa (A) 左右, 然后出氨压机的第二段, 进二段冷却器管程E28002, 被壳程的循环水冷却到40℃左右, 再进入氨压机的第三段经3级压缩, 压力达到1.7MPa (A) 左右, 被压缩的气氨进入氨冷凝器的壳层被管程的循环水冷却冷凝, 冷凝下来的液氨 (40℃左右) 进入液氨槽。

出液氨槽的液氨, 大部分去低温甲醇洗装置进一步深冷, 然后作-40℃级制冷剂用, 节流后蒸发的-40℃级气氨进入氨压机的一段入口分离器完全成循环;另外有一部分液氨去低温甲醇洗装置作4℃级制冷剂用, 4℃气氨返回氨压机的第二段入口分离器, 完成其制冷循环;在夏季, 还有一部分液氨去空分装置作4℃级制冷剂用, 4℃级气氨返回氨压机的第二段入口分离器, 完成其制冷循环。

氨压缩机组工艺简图如下:

2、设备简介

氨压机组型号为MCL808+2MCL806, 是一种多级离心压缩机;汽轮机型号NK32/37/16, 是带有一定反动度的单缸冷凝式汽轮机;氨压机的高低压缸轴端密封均为串联干气密封, 干气密封是一种新型的无接触轴封, 与其它密封相比, 干气密封具有泄漏量少, 磨损小, 寿命长, 能耗低, 操作简单可靠, 维修量低, 被密封的流体不受油污染等特点, 但在干气密封投运初期需要外部洁净的氮气作为一级密封气的气源, 这样易造成工艺系统中的氮气含量上升。

二、冷冻系统存在的问题:

1、在机组开停车时, 干气密封气的气源切换时, 大量惰性气体会进入氨系统累积。由于机组本身流程和设备配置的限制, 氨压机在开车过程中需用高压氮气作为干气密封的气源, 直至机组出口压力达到干气密封要求后方可切换为压缩机出口工艺气。造成大量氮气在系统内的累积, 开车过程中需用氨气置换系统内氮气, 在置换过程中有大量氨气随氮气一块放空, 造成大量氨损失, 增加了生产成本的同时还污染了环境。

2、压缩机在正常运行时由于一段入口为负压, 会有少量空气进入系统。随着运行时间的累积, 这部分气体也逐渐积累, 加重压缩机的负荷, 造成三段出口压力超标。不仅浪费了蒸汽, 造成能耗的增加, 还由于一段入口进入的氧气, 造成设备的腐蚀, 同时也是极大的安全隐患。

3、氨冷却器循环水量不足, 造成夏季氨冰机超负荷运行。根据现场实际测量, 在夏季循环水上回水阀全开时氨冰机氨冷却器循环水流量为650m3/h, 与设计值的972m3/h偏小甚多;此时上水温度为31℃, 回水温度为45℃, 上回水温差比设计值高较多;三段出口压力偏高, 普遍在1.65 MPa以上, 最高达1.84MPa。循环水流量的不足, 造成氨冰机入口压力偏高, 不能满足低温甲醇洗系统的冷量需求, 制约甲醇满负荷生产。

三、改造方案

1、增加一套排惰气装置, 分别由氨冷分离器、温度调节阀、压力调节阀组成。流程如下:从氨贮槽引一股含惰气混合气至氨冷器进行降温液化, 冷量由氨贮槽引出的液氨气化来提供, 冷却后气体进入氨冷分离器上部的分离器用以分离出气体中夹带液氨, 分离下来的液氨去一段分离器, 惰性气体排放至氨火炬。

2、在氨冷器E28041循环水上水管线增加两台管道泵, 提高氨冷器冷却水量。

改造如图所示:

四、改造后效果

4.2从投运前后的数据对比可以发现, 氨冰机系统排惰气装置解决了惰气漏入氨系统后如何排放的问题;增加循环水管道泵的改造解决了氨冷器循环水量不足的问题, 通过改造不仅大大减少了氨耗, 同时降低汽轮机蒸汽耗量, 整个系统负荷得到缓解, 收到了很好的经济效益和环境效益;

五、存在问题及进一步改进措施

1、存在问题

(1) 氨冰机排惰气改造基本解决了系统开停车过程中, 氨放空量大的问题, 但由于排惰气装置主要使用冷却冷凝回收气氨的方式, 当氨冰机系统紧急停车 (或超压时) 排放的氨气量较大, 排惰气回收系统不能够及时回收大量的气氨, 会造成部分氨气的放空。

(2) 其次氨冰机干气密封在开停车时使用氮气密封是系统惰气增加的源头, 此问题依然存在。

2、改进措施

(1) 增加氨气的喷淋吸收装置, 改变氨气回收的处理方式, 由间接冷却回收, 变为直接吸收, 可以有效地解决氨气排放污染的问题。

(2) 增加一套干气密封增压装置, 在系统开停车过程中直接使用增压后的气氨做干气密封的密封气, 从源头上切断氨系统进入惰性气体的途径。

摘要：介绍了河南龙宇煤化工有限公司氨离心压缩机制冷的流程和设备状况, 分析了氨冰机系统惰性气体对机组运行的影响, 以及氨冰机循环水冷却量不足的原因, 采取了通过增加排惰气装置和增加管道泵的改造办法, 达到了减少了氨冰机氨气排放和系统能耗, 提高氨冰机机组运行负荷的目的, 取得较好的环保效益和经济效益。

关键词：氨冰机系统,排惰气装置,管道泵,改造

参考文献

[1]时阳, 制冷技术, 北京:中国轻工业出版社, 2007

[2]缪道平, 吴业正主编, 制冷压缩机 (第二版) , 北京:机械化工出版社, 2001

榆济线离心压缩机组及辅助系统设计 篇5

关键词：离心压缩机,工艺设计,配管设计,辅助系统

榆林——济南输气管道 (简称榆济线) 起于陕西省榆林市榆阳区, 途中经过毛乌素沙漠、黄土高原、华北平原, 穿越黄河, 翻越吕梁山脉、太岳山脉、太行山脉, 终于山东省德州市齐河县, 横贯陕西、山西、河南、山东四省, 全长942km, 其中榆林-濮阳段管径Φ711、设计压力10MPa, 濮阳-齐河段管径Φ610、设计压力8MPa, 管道近期设计输量31.6×108m3/a, 远期设计输量40×108m3/a;全线设12座站场, 其中首站 (即榆林首站, 兼压气站) 1座、末站1座、分输清管站8座、清管站2座。

榆林首站位于榆阳区芹河乡, 地处毛乌素沙漠边缘, 站内选用3台 (2用1备) 离心压缩机作为天然气的增压设备。离心压缩机的优点是结构紧凑, 尺寸小重量轻;排气均匀、连续、无周期性脉动;转速高, 排量大;工作平稳, 振动小;使用期限长、可靠、易损件少;可以直接与驱动机联运便于调节流量和节能, 易实现自控等。其缺点是压比较低、热效率较低、流量过小时会产生喘振[1]。榆林首站离心压缩机采用变频电机驱动方式, 进口压力3.8~4.0MPa, 最大出口压力9.5MPa, 压比2.5, 单台压缩机设计排量15.8×108m3/a、功率7.0MW。

压缩机是榆济线的核心设备, 由于榆济线上游气源来气压力较低, 天然气必需在榆林首站进行增压后方能满足外输要求, 因此, 压缩机能否顺利投用直接影响到整个工程的成败;同时, 压缩机组及辅助系统的投资占到了榆林首站总投资的80%左右。因此, 压缩机组及辅助系统的设计尤为重要。

1 压缩机组工艺流程设计

榆林首站压缩机组工艺流程包括正常流程、越压缩机流程、防喘振回流流程、热旁通流程、安全泄压流程、自动泄压流程等。单路压缩机组流程简图见图1。

(1) 正常流程:上游气体通过入口截断阀进入压缩机, 增压后经空冷器将气体温度冷却到50℃后进入下游管道;当增压后的气体温度小于50℃时, 可经过空冷器旁通管路进入下游管道;为防止上游管道内的杂质进入压缩机, 损坏压缩机叶片, 在压缩机进口设置管道过滤器;空冷器应设变频控制系统, 以方便控制、节省能耗。

(2) 越压缩机流程:事故工况下, 气体可通过越压缩机流程进入下游管道。

(3) 防喘振回流流程:当外输气量较小时, 气体通过压缩机会发生喘振现象, 此时需要将空冷器出口的一部分气体通过防喘振回流流程送到压缩机进口, 以防止喘振发生;防喘振回流管线的接口设在空冷器的出口。

(4) 热旁通流程:又叫快速回流流程, 在压缩机紧急停车时, 防喘振回流管线的气体不能及时回流到压缩机入口, 为防止压缩机损坏, 在靠近压缩机出口处增加快速回流管线, 保护压缩机在紧急停车时不受损坏。

(5) 安全泄压流程:压缩机出口与空冷器之间设安全阀, 当压缩机出口压力高于设定值时, 安全阀自动起跳放空。

(6) 自动泄压流程:自动泄压流程由根部球阀、电动放空阀和限流孔板组成, 电动放空阀接入ESD系统;当站场一级关断 (全站关断并泄压) 时, ESD系统自动打开电动放空阀, 对压缩机区域管道内的气体进行放空。

2 压缩机组配管设计要点

压缩机配管设计应充分考虑工艺流程的顺畅、施工及操作维护的方便、外形的整齐美观。

(1) 压缩机进出口管道应进行应力计算和分析, 通过管道应力校核、管嘴受力分析、管道变形分析以确定合理的管道布置方式、选择合适的管道支吊架, 将管道系统作用于压缩机的力和力矩限定在允许的范围之内。在应力允许的条件下, 应尽量减少弯头数量, 以减少压降[2]。

(2) 榆林首站离心压缩机采用的是G E公司BCL355机型, 上进上出形式, 为方便检修时压缩机的拆卸, 进出口管道上设置可拆卸短节。

(3) 放空管线、仪表风管线、干气密封管线、冷却水管线、高位油箱管线应集中布置, 并在压缩机房的同一侧进出, 以将另一侧作为巡检通道。

(4) 为避免压缩机出口温度过高而造成的现场人员安全隐患, 压缩机出口段管线应设置隔热层。

(5) 压缩机厂房就地放空管线末端需安装防护网, 避免虫鸟及其它污物进入;防护网可为方格孔隙的不锈钢网, 焊接或用不锈钢管卡卡在放空管线上。

3 压缩机辅助系统设计

3.1 压缩机辅助系统

压缩机辅助系统包括供电系统、冷却循环水系统、干气密封系统、仪表风系统和润滑油系统。

(1) 供电系统:榆林首站用电负荷按一级进行设计, 有稳定可靠的双路外电源作为保证, 站内设110k V变电所为压缩机提供动力源;变频系统设滤波器, 使变频系统输入电机的谐波以及变频系统谐波对公用电网电能质量的影响均满足《电能质量公用电网谐波》GB/T14549的规定[3]。

(2) 冷却水系统:冷却水用于变频器、电机以及润滑油系统的冷却, 防止设备运转过程中由于温度过高而损坏;由于电机和变频装置对循环水水质要求较高, 因此, 冷却水采用处理后的软化水 (水质见表1) , 并采用闭式循环系统, 选用密闭式冷却塔, 以减少外界对水质的影响, 保证压缩机组及配套系统的正常运行。

(3) 干气密封系统:密封气以高于压缩机内被封工艺气体的压力由入口注入密封装置, 用以阻止压缩机工艺气体渗漏[4];榆林首站利用增压后的天然气作为压缩机的密封气;压缩机使用前, 先注入洁净的氮气启动和保护密封面, 在压缩机投入正常运行前, 置换来自压缩机出口的天然气[4]。

(4) 仪表风系统:仪表风系统为站内气动阀门提供动力源, 并为天然气压缩机提供隔离气;系统由空气压缩机、缓冲罐、过滤器、干燥机、仪表风储罐及供气管网组成。

(5) 润滑油系统:润滑油系统用于润滑轴承, 保持压缩机的密封, 并为机组的液压控制系统服务[4];榆林首站润滑油系统由高位油箱、主油泵和备用泵组成。

3.2 设计中需注意的问题

压缩机辅助系统是维持压缩机组正常运转的基础, 在设计过程中, 往往只重视压缩机组的设计, 而容易忽略辅助系统的设计。结合榆林首站设计、施工、投产过程中发现的问题, 对辅助系统的设计提出以下建议。

(1) 为防止辅助系统出现故障导致压缩机不能正常运转, 各辅助系统应设置合理的备用设备。

(2) 辅助系统的自控水平应与压缩机组的自控水平相协调, 软化水设备、闭式冷却塔、空压机橇块等设备的应接入站控系统并能实现远程操控;冷却水管线、仪表风管线、密封气管线上应设置合理的压力、温度检测仪表, 并将检测数据上传, 提高监控水平。

(3) 应根据冷却水管网的布置情况合理设置一定数量的高点放气阀, 以利于管网投运时管道内的空气能及时排出, 防止冷却水泵由于气蚀而损坏。

(4) 在冷却水管线进入电机、变频器之前, 密封气管线进入压缩机之前, 应设置过滤器。

(5) 冬季寒冷地区, 位于室外地上的冷却水管线应设置保温电伴热。

(6) 仪表风管线、干气密封管线、冷却水管线、高位油箱管线的分支管线根部应设置截断阀, 以方便分支管线的检修维护。

(7) 仪表风管线、密封气管线应采用不锈钢管, 以保证介质气质的纯净。

(8) 不锈钢管和碳钢钢管相连时应采用法兰连接, 法兰间的垫片应为绝缘垫片, 螺栓螺母应设绝缘套筒。

(9) 压气站地处风沙较大地区时, 压缩机房应设空气过滤系统, 室外空气经空气过滤器过滤后由风机箱送入室内。

参考文献

[1]宣建寅, 王银亮, 祖丙诃.天然气增压压缩机组的选择[J], 油气田地面工程, 2004.

[2]张德姜, 王怀义, 刘绍叶, 等.石油化工装置工艺管道安装设计手册[M], 北京:中国石化出版社, 2009.

[3]叶学礼, 等.输气管道工程设计规范[S], 北京:中国计划出版社, 2003.

离心氧压机组轴振动分析与处理 篇6

联峰钢铁股份有限公司制氧厂3#空分配套的21000m3/h氧压机组于2007年投入使用, 压缩机型号2TYS76+2TYS100, 为八级压缩四级冷却, 转速12849r/min, 机组出口设计压力为3.0MPa。3#空分于2011年9月份进行大修, 10月份下旬投运。运行前期各参数均正常, 2012年7月份, 氧压机高压缸的排气侧轴振动开始出现波动, 而且随着时间的推移, 波动频率以及波动幅度呈上升趋势。

2. 故障现象与分析

21000m3/h氧压机高压缸的排气侧轴振动波动, 在中控室的DCS上主要表现为, 氧压机高压缸排气侧轴振动水平测点XIAS3407 (简称3407) 以及氧压机高压缸排气侧轴振动垂直测点XIAS3408 (简称3408) 的波动, 随着时间的推移, 波动频率以及波动幅度的变化趋势增大。特别是在2012年10月中旬以后, 波动非常频繁, 且没有规律。分析可能原因如下。

(1) 油品的问题。因为发现波动与油温有一定的影响, 初期讨论认为造成氧压机高压缸轴振动波动的原因可能是油品的问题。油品的黏度不符合机组的要求或是油品的清洁度不合格, 都有可能造成轴振动出现波动, 另外油膜震荡亦会出现轴承振动不稳定。

(2) 仪表探头故障或外界信号干扰。中控室DCS上显示轴振动波动趋势, 是由现场高压缸上的振动探头通过转换将信号传输到中控室DCS上, 在这个过程中, 如果仪表探头出现故障或是有外界信号对测点进行干扰, 可能造成表象上的振动波动。

(3) 工况波动引起氧压机轴振动波动。根据用量需求, 压缩机内部的气体压力会出现波动, 相对于高压缸转子表现为负荷的变化, 也可能造成轴振动的波动。

(4) 检修时轴承间隙不合适。波动频率以及波动幅度呈上升趋势, 也有可能是在运行的过程中轴承间隙发生变化, 继而导致轴振动波动越来越频繁且波动幅度越来越大。

(5) 机组的同轴度调整不合适。如果对中不好的话, 也会对轴的振动波动产生一定的影响。

3. 故障原因确认

(1) 在油温允许调整的范围内, 随着油温的上调, 振动波动会稍显缓和。但分析油温与波动趋势, 两者并没有规律性的函数关系, 通过对氧压机稀油站取油样进行清洁度以及油品相关参数的化验, 结果显示油品的各项理化指标符合技术要求, 可排除油品原因。

(2) 高压缸振动测点信号转换器保护箱距离高压缸位置较近, 高压缸的高温可能对信号转换器保护箱内部的电子元件有影响。对高压缸的振动测点信号转换器保护箱进行移位, 并设置接地, 同时对测点保护箱添加金属外壳, 以屏蔽干扰信号。上述处理后并没有对振动波动产生实质性的影响, 故可排除振动波动为干扰所致。

(3) 查看DCS监控数据, 可以确定振动波动与机组的外供压力及流量没有关联。

(4) 在运行的过程中如果轴承间隙发生变化, 继而导致轴振动波动越来越频繁且波动幅度越来越大是有可能的, 将此列为重要原因, 准备后期实施检查处理。

(5) 机组的同轴度调整是借助先进的激光对中仪完成的, 在检修结束后运行之初, 机组各参数均正常, 如果对中不好, 运行前期就会出现振动偏大的现象, 故可排除对中不好引起高压缸轴振动波动。

4. 高压缸轴承拆检处理及结果

针对上述分析的第四条原因, 2012年10月份利用外围机修机会对机组进行拆检, 着重对轴承的压盖螺栓进行检查, 未发现有松动迹象。进一步检查发现径向轴承瓦块上的巴氏合金有不均匀磨损, 高压缸转子在大修时进行了更换, 更换时没有对轴和瓦块的接触情况进行检查。根据瓦块上巴氏合金的磨损, 对瓦块进行了修整, 并对轴承的瓦块以及轴承本体进行了清洗, 但这点不足以影响到机组的振动。

在轴承测量间隙的过程中, 发现高压缸高压侧径向轴承瓦块固定螺栓有松动现象, 当螺栓松动后, 瓦块与转子轴之间的间隙发生变化, 轴的振动也会随之变化, 螺丝松动随着振动而加剧, 继而振动幅值逐渐增大。对高压缸前后轴承上固定瓦块螺栓逐一进行了检查紧固, 紧固过程中发现有的螺栓松动有半圈之多, 如果按此继续运行, 设备很可能会出现事故。

离心机组 篇7

(1) 机组安全联锁保护。 (2) 原动机-压缩机的启停及升速的联锁保护。 (3) 机组的安全运行联锁保护。 (4) 机组的紧急停机联锁保护。 (5) 机组的轴振动/轴位移监视及联锁保护。 (6) 机组的超速联锁保护。 (7) 机组润滑油/调节油系统联锁保护。 (8) 机组辅助设备的联锁保护。

我公司净化工段压缩机厂房内共有四台离心式压缩机组:CO2机组 (电拖, 电动机额定功率:5700kW, 电动机额定转速:1485r/min) 。氨压机 (电拖, 额定功率:4500kW, 电动机额定转速:1490r/min) 。CO机组 (汽拖, 机组额定功率:4960kW, 机组额定转速:7200r/min) 。解析气压缩机组 (电拖, 电动机额定功率:3200kW, 电动机额定转速:1494r/min) 。四台机组均为沈鼓供货, 配套TS3000控制系统。对控制方案的整体布置, 我公司技术人员经讨论, 综合考虑了系统的完整性、整体性、安全性、技术可行性和经济性, 决定由一套透平压缩机综合控制系统 (ITCC) 进行3台压缩机 (CO机组、解析气机组、氨冰机) 的机组的防喘振控制、性能控制、联锁保护及运行状态检测, 目的是在完全能够保证机组的正常运行和保护的前提下, 减少机组的整体成本和采购价格, 并提高机组控制系统的协调性, 方便统一布置机柜、辅助操作台、操作站, 为今后长期的生产、运行、备品备件采购和维护提供很大的便利。

2 可行性分析

(1) TS3000系统原理:TS3000控制系统采用三重模块冗余 (TMR) 结构, 保证了设备的容错能力, 并且能在元部件出现硬件故障或者来自内部或外部来源的瞬态故障的情况下提供完好的不间断的控制。

每一个I/O模块内都包容有三个独立的分电路。输入模块上的每一分电路读取过程数据并将这些信息传送给它相应的主处理器。三个主处理器通过一个专用的被称作TriBus的高速总线系统通讯。

每扫描一次, 主处理器都通过TriBus与其相邻的主处理器进行通讯, 达到同步。TriBus表决数字输入数据、比较输出数据、并将模拟输入数据拷贝到各个主处理器。主处理器执行控制程序并把由控制程序所产生的输出送给输出模块。除对输入数据作表决之外, Tricon在离现场最近的输出模块上完成输出数据的表决, 使其尽可能地与现场靠近, 以便检测出任何错误并予以修复。

对于每个I/O模块, 系统可以支持一个可选的热备模块。如果装有备件, 在运行中, 如主模块发生故障时, 备件投入控制。热备位置也被用于系统的在线修理。

(2) 一套TRICON的TS3000系统最大所能带的I/O点数为1000点, 在此点数内, 系统的扫描周期和运算速度完全不受影响。

(3) CO2压缩机、解析气压缩机、氨压缩机全部的I/O点共计711个点, 少于系统性能上限。

(4) 在711个控制点的使用情况下, 系统扫描周期完全不受影响, 能够达到70ms的系统扫描周期。在保证扫描周期的前提下, 系统完全能够完成三台机组的轴系仪表检测、防喘振控制和超速保护功能。

(5) 每套机组如果各带一套控制系统, 则系统的CPU模块的性能存在很大富余, 且需各自配置相应的通讯和电源模块, 价格上必然产生相应浪费, 配电系统和输入输出继电器的整体设计也较为分散。

3 现有技术基础及条件

(1) 离心机组的防喘振控制方案已完全成熟。 (2) 相应的防喘振控制阀、回流阀的控制精度及响应速度已经满足使用要求。 (3) TS3000系统的技术特点:

(1) 提供三重模块冗余结构, 三个完全相同的分电路各自独立地执行控制程度。而且备有专用的硬件/软件结构, 可对输入和输出进行“表决”; (2) 能耐受严酷的工业环境; (3) 能够现场安装, 可以现场在线地进行模块级的安装和修复工作而不需打乱现场接线; (4) 能支持多达118个I/O模块 (模拟的和数字的) 和选装的通讯模块, 通讯模块可以与Modbus主站和从站连接, 或者和Foxboro与Honeywell分布控制系统 (DCS) 、其它在Peer-to-Peer网络内的各个Tricon、以及在TCP/IP网络上的外部主机相连接; (5) 可以支持位于远离主机架12km (7.5英里) 以内的远程I/O模块; (6) 利用基于WIN-DOWS系统的编程软件完成控制程序的开发及调试; (7) 在输入和输出模块内备有智能功能, 减轻主处理器的工作负荷。每个I/O模块都有三个微处理器。输入模块的微处理器对输入进行过滤和修复, 并诊断模块上的硬件故障。输出模块微处理器为输出数据的表决提供信息、通过输出端的反馈回路电压检查输出状态的有效性、并能诊断现场线路的问题; (8) 提供全面的在线诊断, 并具有修理能力; (9) 可以在Tricon正常运行时进行常规维护而不中断控制过程; (10) 对I/O模块提供“热备”支持, 可用在某些不能及时提供服务的关键场合;TS3000机架的扩展能力:对于V9 Tricon系统, 有三种型式的机架:主机架、扩展机架、和远程机架。一个Tricon系统可以最多包含15个机架, 用以容纳各安装种输入、输出和热插备用模块, 以及通讯模块等的适当的组合。

Tricon系统的主机架安装主处理器模块以及最多六个I/O模块组。在机架内的各I/O模块通过三重的RS-485双向通讯口而连接。

图中: (1) Tricon扩展机架#3 (2) 扩展机架#4-14 (3) Tricon扩展机架#15号 (4) Tricon扩展机架#2 (5) Tricon主机架 (机架#1) (6) TriStation (IBM PC兼容) 。

扩展机架 (机架2～15) 每一个可以支持最多八个I/O组。扩展机架通过一个三重的RS-485双向通讯口而和主机架连接。可以用来连接一组主机架和扩展机架的标准缆的总长最多为30m (100英尺) 。远程扩展机架可以让系统扩展到远距的位置, 最多距离主机架12km (7.5英里) 。

4 应用内容

(1) I/O扩展:TriconI/O总线可以提供支持于最多15台机架。绝大多数情况下, 扩展机架都装在主机架的附近, 限制如下:

扩展机架限制:限度

机架的最大台数:15

I/O模块最大数量:118

I/O总线最大总长:30m (100英尺)

正常情况下, 如I/O总线长度大于30m (100英尺) 时必须用远程机架支持。

(2) RS-485扩展总线口的使用:每台Tricon机架底板的左上角装有六个R S-485I/O扩展总线接口, 如图2～4所示。为护展机架和远程机架提供三重串行通讯通道。用I/O电缆把扩展机架的RS-485口接到其他机架。每台机架都是多个I/O扩展总线内的一个节点。

I/O口为三对, 形成TriconI/O总线的三重化扩展。数据通过三重化的I/O总线传输, 与Tricon内部的I/O总线传输速率一样, 为375K波特。用这种方式、三条控制分电路在物理上和逻辑上延伸到扩展机架而不损害性能。

其他方面有以下几点。

(1) 系统是以微处理器为基础的智能分散结构, 软硬件的紧密结合使系统能力充分发挥。 (2) 控制器采用冗余配置, 具有高度的可靠性, 系统内任何一个组件发生故障, 均不会影响整个系统的工作。 (3) 底层连接的网络化、I/O模块的全智能化, 热备份的冗余技术, 可靠的带电拔插的技术特征。 (4) 组态软件功能具有标准的sfc、fbd、ld、st、fm5种组态工具, 图形工具里有丰富的图形库, 很快就能绘出界面友好的流程图。 (5) 系统网络为100m冗余快速以太网, 极大加速了网络速度, 对将来的扩容和改造留下了充分的余地。 (6) 采用完全开放的、先进的软硬件技术, 结构灵活、安全便利、维护简单。安全性能达到TUV AK6, IEC SIL3。

5 采取的技术路线及关键技术

通过对各台压缩机的整体考虑, 应用TS3000的总线系统成熟的扩展能力, 在不增加控制器模块的前提下, 对系统的容量 (即AIAODIDOPI) 进行扩展, 达到一套系统控制3台机组的控制能力。

总线系统及电源分配。

三条三重总线系统都蚀刻在机架背板上, 三条总线为TriBus、I/O总线、及通讯总线。

TriBus包括三条独立的串联的链路, 在4Mband下运行。它在每一扫描开始时使各主处理器同步。然后, 每个主处理器将它的数据送入它的上游和下游的主处理器。TriBus完成下列三种功能。

(1) 传输模拟的、诊断的、和通讯的数据。 (2) 传输和表决数字输入数据。 (3) 对上次扫描的输出数据和控制程序存贮器进行数据比较并对不同之处进行标识。

Tricon容错结构的一个重要特征是, 每一个M P使用了同一个数据发送器将数据同时送给上游的和下游的主处理器, 这样保证了同样上游处理器和下游处理器接收相同的数据。

每个I/O模块通过其对应的端子板接收现场信号或向现场传送数据。机架相邻的物理槽位视作同一个逻辑槽位。第一个位置上放置工作模块, 第二位置放置热备I/O模块。端子板通过背板顶部的Elco插头相连, 同时连接工作和热备的I/O模块。所以, 这两个模块接收的是相同的来自端子板的信号。

I/O总线可使信息在I/O模块和主处理器之间传送, 速率为375K波特。三重化I/O总线沿着背板的底部敷设。I/O总线的每一分电路在一个主处理器与其相应的I/O模块上的相应的分电路间传递信息。I/O总线通过一组三条I/O总线缆在各机架间的延伸。

通讯总线在主处理器和通讯模块之间传输信息, 其速率为2M波特。对机架的电力被分配在两个独立的电源轨上, 并分给背板的中心。机架上的各个模块从两条电源轨上通过双重电源调节器同时吸取电力。每一块输入输出板上有四组电源调节器:一组对应一个支路 (A、B和C) , 剩下一组用于状态指示灯。

应用后达到的技术指标:

系统扫描周期:小于50ms

Bad速率:375M波特/秒

波特:2M波特/秒

6 安全性分析及对策

TS3000控制系统采用三重化冗余技术, 三重化冗余综合控制系统必须具备TUV 6级或SIL-3级认证, 就是说:当系统中出现一个或者多个故障时, 系统能正常运行, 同时故障模块能够在线更换。如果故障超出了系统的容错能力, 则系统将按照预先的设定, 转为失效—安全模式, 确保用户生产装置和设备的安全。这种设计适用于高可靠性、高可用度以及对系统在线时间要求很高的应用场合。ITCC系统的控制目标就是保证大型高速离心设备的安全保护, 因此其设计上重心是系统的可靠性。三台机组采用一套控制系统进行控制, 客观上控制系统失效的影响被放大, 系统检修的条件也更难以具备, 但系统采用三重冗余技术, 其控制器模块和输入、输出运算回路是三重冗余设计, 通讯、电源模块采用双重冗余, 并可在线更换故障卡件, 因此, 理论上系统崩溃导致三机组转为失效—安全模式属于非常极端的情况, 可以通过加强维护、强化巡检、结合停车检修进行系统检查来提前避免。

7 结语

我公司工程项目建设对资金控制较为严格, 力图本着多快好省的原则, 在保证安全稳定生产的前提下, 最大限度的避免浪费资金。基于以上要求, 我方在机组控制系统方案论证阶段, 多方考察了各品牌的产品性能指标、应用业绩, 在借鉴集团其他兄弟单位应用经验、充分考虑对系统检修、运行性能的影响的基础上, 经与卖方单位充分论证, 进一步提出由一套控制系统对三台离心压缩机组进行综合控制。此方案充分开发了系统性能, 节约了相应的控制器、电源模块、通讯模块, 为公司项目建设节约了资金。

摘要：ITCC (Integrated Turbine&Compressor Control System) 全称为透平压缩机组综合控制系统。它是集蒸汽透平的速度控制及抽汽控制和压缩机防喘振控制、性能控制、解耦控制、负荷分配控制等机组特有的控制以及自保护联锁逻辑控制为一体的集成综合系统。它将传统上需要多个分立仪表如防喘调节器、联锁自保系统、电子调速器、负荷调节器等实现的功能集成在一套可靠性极高的三重模件 (TMR) 冗余容错控制系统中完成;因此, 减少了各个系统间的连接和故障率, 降低了长周期运行成本, 并提供了先进的控制技术和良好的监控界面。机组综合控制系统包括:机组联锁ESD、SOE事件顺序记录、机组控制PID (例如:防喘振控制及调速控制等) 及常规指示记录功能、故障诊断功能。目前, ITCC控制系统已经成为离心式机组的标准配置。

关键词：ITCC,TS3000,TRICON,综合控制系统,三台机组,一套控制系统,净化工段,离心压缩机组,可行性分析,技术基础及条件,稳定性要求

参考文献

[1]孙继阅.康吉森公司产品技术交流资料.

[2]康吉森.过程控制培训教材.

[3]TRICON设计与安装手册.

[4]侯大宇.机组集成控制系统ICS T6300.

离心机组 篇8

1 电机效率分析

根据负载率统计分析:

(1) 负载率在60%以下的电机共2台, 效率为92.32%、93.89%, 平均效率为93.11%;

(2) 负载率在60%~69%的电机共5台, 效率在92.10%~94.70%之间, 平均效率为93.47%;

(3) 负载率在70%~80%的电机共10台, 效率在92.38%~95.93%之间, 平均效率为94.05%;

(4) 负载率在81%~90%的电机共8台, 效率在93.15%~95.65%之间, 平均效率为94.12%;

(5) 负载率在91%以上电机共5台, 效率在94.00%~96.36%之间, 平均效率为94.77%。由此可见, 负载率在60%以上, 负载对电机效率影响较小, 随着负载率的上升, 电机效率也有相应的增加。

在所检测的电机中, 2008年投产的有11台, 效率在92.32%~96.36%之间, 平均效率为94.63%, 最高效率与最低效率相差4.04%。同一年代投产的电机, 由于安装质量和日常保养和维护的不同, 导致电机效率也有差异。因此应当注意以下几点:

(1) 电机安装前, 应当加强对基础施工质量的监督;

(2) 电机安装后对安装质量、运行性能应当进行检测;

(3) 电机运行过程中应当加强设备状态监测, 如振动、噪声、温度、润滑油品质的定期监测;

(4) 电机运行过程中如发现异常情况应当及时停机进行检修。

2 注水泵效率分析

不同级数注水泵效率统计分析:

(1) 级数为9级的注水泵共检测14台, 泵效在58.64%~80.30%之间, 平均效率为72.26%;

(2) 级数为10级的注水泵共检测14台, 泵效在62.45%~80.16%之间, 平均效率为71.14%。可见不同级数的注水泵泵效差别不大。

由于注水工艺要求或管网需要, 有的注水泵会进行叶轮切割、拆级或整体改造, 本次检测的92台注水泵中有8台进行过改造, 对其中5台进行了泵效测试, 如表1所示。从表中可以看出:

(1) 注水泵进行改造后, 泵的工作特性曲线发生了变化, 泵的工作点有可能处在高效区, 也有可能偏离高效区, 从而导致泵效的升高或降低;

(2) 根据测试数据来看, 对泵进行叶轮切割或拆级改造后, 泵效有所下降, 对泵进行整体改造 (包括叶轮、泵壳、轴) , 泵效有所上升;

(3) 在注水工况进行调整需要对泵进行改造时, 应当从改造成本、使用成本等多方面综合进行考虑。

3 电机故障诊断分析

使用ATPOL ESA软件对电机进行故障诊断, 共分析了86台电机的电流信号, 其中存在机械方面不对中或不平衡、谐波失真、转子存在断条、匝间短路等故障的电机共47台, 占检测数量的54.7%。在检测的92台电机中, 电机底座振动量超标的共9台, 占所检数量的9.8%;噪声超标的共4台, 占所检数量的4.3%;轴瓦温度均符合要求未超标。在测试电机效率的31台电机中, 无故障的有14台, 平均效率为94.40%, 有故障的有17台, 平均效率为93.58%, 低于无故障电机效率。

4 注水泵故障诊断分析

在检测的92台注水泵中, 注水泵底座振动量超标的共1台, 占所检数量的1.1%;噪声超标的共26台, 占所检数量的28.3%;轴瓦温度均符合要求未超标。在测试泵效的31台注水泵中, 无故障的有27台, 平均效率为72.16%, 有故障的有4台, 平均效率为69.84%, 低于无故障注水泵效率。

5 总结

(1) 油田在用的高压电机运行时间较长, 达到规定报废年限 (14年) 的有52台, 占检测数量的56.5%, 这部分电机的主要性能指标 (效率) 都有不同程度的下降, 势必会造成能耗增加。

形成这种问题的原因主要有:

(1) 老型电机本身设计损耗大;

(2) 电机绕组老化, 阻值加大, 电机自身损耗增加, 进而造成电机效率下降;

(3) 长时间运行导致转子、绕组、轴瓦振动加剧, 造成机械损耗加大。

(2) 少数泵站电机与注水泵不匹配, 电机负载率偏低, 引起电机实际运行效率下降, 造成使用成本增加。形成这种情况的原因主要有:

(1) 因需要注水量发生变化, 更换了小排量的泵而电机没有更换;

(2) 由于注水工况的调整而进行的泵的拆级或切割叶轮改造;

(3) 由于注水管网腐蚀老化, 容易形成穿孔, 压力达不到设计值。

(3) 测试效率的31台电机, 平均效率为93.95%, 负载率在70%以上的时候电机效率较高, 有故障电机平均效率93.58%, 低于无故障电机的平均效率94.40%。建议对故障电机进行检修, 排除故障, 确保电机高效运行。

(4) 测试泵效的31台注水泵, 平均泵效为71.86%, 额定排量大的注水泵效率较高, 有故障注水泵的平均效率为69.84%, 低于无故障注水泵的平均效率72.16%。

(5) 有8台注水泵进行了叶轮切割、拆级或整体改造, 这部分注水泵效率差别较大, 最低的62.45%, 最高的78.48%。对泵进行叶轮切割或拆级改造后, 泵效会下降, 对泵进行整体改造 (包括叶轮、泵壳、轴) , 泵效会上升。建议在注水工况进行调整需要对泵进行改造时, 应当从改造成本、使用成本等多方面综合进行考虑。

摘要：对胜利油田离心式注水泵机组进行了效率测试和故障诊断分析, 通过对检测结果的综合统计分析, 找出影响注水系统效率的原因, 并提出改进方案。

离心机组 篇9

据统计, 我国建筑能耗约占全社会总能耗的1/3, 暖通空调系统能耗占其中的65%。冷水机组能耗占据了暖通空调系统的重大部分, 因此, 冷水机组性能检测与诊断研究, 对于预防故障及保障机组高效运行具有重要意义。

目前冷水机组FDD方法主要是建立在各种模型的基础之上, 如专家系统、遗传算法、人工神经网络等。Wang等人[1]提出了一种在线自适应性的离心式冷水机组FDD方法。Han和Gu[2]等人研究了一种混合式的支持向量模型在冷水机组FDD中的应用, 且较单一的支持向量机模型的正确故障检测率提高了2%。Yang Zhao等[3]提出了一种新的结合了指数加权平移控制图和支持向量机优点的FDD方法。近年来, 这方面的研究主要采用多元线性回归模型 (Multiple Linear Regression, 简称MLR) 方法来建立冷水机组FDD模型, 然而冷水机组是典型的非线性系统, 采用线性方法建立的模型是不精确的, 它们几乎无法检测低等级的故障。鉴于此, 文章提出采用n-SVR构造新的机组性能检测模型来提高模型精度及可靠性。

1非线性回归型支持向量机理论简介

支持向量机[4,5]以统计学VC维理论和结构风险最小化原则为基础, 把高维问题转化为一个二次规划问题, 避免了局部最优解, 在解决小样本、非线性和高维模式识别问题上表现出了独特的优势。

对于非线性SVR, 用非线性回归函数把样本点转化为高维空间的样本点。根据拉格朗日函数优化法得到非线性SVR回归函数:

根据Mercer条件, 用核函数K (xi, xj) 代替特征空间中的内积[ψ (xi) ·ψ (xj) ], 因此, 非线性SVR就可以转化为对偶二次规划问题求解。

根据KKT条件 (拉格朗日乘子与不等式约束的乘积) , 分析得出两种满足误差要求的情况:

满足αi*>0或αi>0的xi称为支持向量。

综上所述, 非线性SVR的基本思想是, 先通过核特征空间的非线性映射算法把样本点 (xi, yi) (i=1, 2, …, n) 变换到一个高维Hilbert空间的训练点 (ψ (xi) , yj) ) , 然后再在这个空间中对映射后的训练集D'={ (ψ (xi) , yi) , i=1, 2, …, n}进行线性回归。采用支持向量机解决回归函数估计问题, 必然首先确定三个自由参数:不敏感度ε、规划参数C及核参数 (如径向基核的宽度参数γ等) , 然后再采用支持向量机回归估计方法进行回归估计。

文章采用径向基核函数, 并通过遗传算法进行非线性回归型支持向量机参数寻优[6], 能很好的提高参数寻优精度, 使模型更加精确可靠。

2 SVR模型与MLR模型的比较分析

2.1两种模型精度的对比

杜立志等[7,8]等采用半物理模型, 在数据的基础上, 建立多项式回归模型, 获得各特性参数的回归系数。该模型的局限性在于它是一个线性的方法, 并不完全适用于冷水机组这样典型的非线性系统。

n-SVR模型和MLR模型选用冷水机组的冷冻水出水温度、冷却水的进水温度和机组负荷率为输入参数, 且均采用判定系数R2及均方误差δ作为模型预测值的精确性指标。R2:判定系数又称拟合优度, R2越接近于1说明回归模型的拟合效果越好。δ:均方误差是指参数估计值与参数真值之差平方的期望值。δ反应各个数据之间的离散程度, 其值越小, 说明预测模型越精确度。

文章采用MATLAB软件进行n-SVR编程, 调用台湾大学林智仁编写的LIBSVM工具箱函数来实现。MLR故障检测与诊断模型的结果来自杜立志等人[7,8]的研究结果。两者的对比结果如表1、表2。

以上对比结果表明:n-SVR模型的判定系数明显的大于MLR模型的对应值, 且接近于1;n-SVR模型均方误差也远小于MLR模型的均方误差值, 并趋于0。由此可知, n-SVR模型回归预测精度比MLR模型有明显提高。

2.2各特性参数计算值和模型预测值拟合分析

建立冷水机组特性参数回归模型之后, 将各特性参数的实测值和模型回归预测值进行拟合对比, 验证模型预测的效果。文章仅取冷凝温差 (TCO-TCI) 、润滑油温度Toil两个特性参数作为代表绘制对比图, ASHARE实验数据和机组运行实测数据的预测值拟合度如图1、图2所示。

图中横坐标代表实际测量值, 纵坐标代表模型预测值。各横纵坐标的刻度相同, 选取范围的大小依据各个特性参数的范围不同而定。斜线是一条横纵坐标相等的直线, 离直线越近说明模型的预测值越接近于实际测量值, 落在直线上的点则恰好是两者相等, 采样点越集中于斜线两侧, 则回归模型的预测效果越好。

文章中ASHRAE数据值为27种工况下的采样点, 机组实测数据为经过预处理的200组无故障运行的采样点。特性参数TCO-TCI、Toil在n-SVR模型上的采样点均集中在斜线上, 说明n-SVR模型的预测值与实测值几乎无误差, n-SVR模型的精确度高。

综上所述:从R2 (拟合优度) 、δ (均方误差) 、预测值拟合图三方面对比分析均表明, n-SVR的故障检测与诊断模型方法更为精确可靠。

3结束语

文章针对以往冷水机组FDD方法MLR模型对用于解决非线性系统精确度及可靠性较低的缺陷, 提出了基于n-SVR的离心式冷水机组性能检测新模型。最后, 通过ASHRAE实验数据和机组实测数据对新模型进行了验证, 并对两种模型效果进行了对比分析。结果表明, n-SVR模型的精确度和可靠性明显的高于MLR模型。

摘要：空调系统离心式冷水机组故障的检测与诊断 (FDD) 是一个难点, 文章基于非线性回归型支持向量机 (n-SVR) 构造了一个机组诊断新模型, 解决了多元线性回归 (MLR) 模型精确性不足的问题。通过ASHARE项目无故障数据和某实际机组运行数据验证, 结果表明, 新模型能明显改善精度和可靠性。

关键词：离心式冷水机组,故障检测与诊断,回归型支持向量机

参考文献

[1]Cui J T, Wang S W.A model-based online fault detection and diagnosis strategy for centrifugal chiller systems[J].International Journal of Thermal Sciences, 2005, 44:986-999.

[2]Han H, Gu B, Kang K, Li Z R.Study on a hybrid SVM model for chiller FDD applications[J].Applied Thermal Engineering, 2011, 31:582-592.

[3]Yang Zhao, Shengwei Wang, Fu Xiao.A statistical fault detection and diagnosis method for centrifugal chillers based on exponentially-weighted moving average control charts and support vector regression[J].Applied Thermal Engineering, 2013, 51:560-572.

[4]Vapnik V N, Lerner A.Pattern recognition using generalized portrait method[J].Automation and Remote Control, 1963, 24.

[5]Vapnik V N, Golowich S, Smola A.Support Vector Method for Function Approximation, Regression Estimation, and signal Processing[M].In M.Jordan, and T.Petsche, editors, Advances in Neural Infortion Processing Systems 9.Cambridge, MA, MIT Press, 1997.

[6]李良敏, 温广瑞, 王生昌.基于遗传算法的回归型支持向量机参数选择法[J].计算机工程与应用, 2008, 44 (7) :23-26.

[7]杜立志.冷水机组性能检测与诊断方法研究[D].长沙:湖南大学, 2012.

[8]赵云峰.基于运行数据的离心式机组故障诊断研究[D].长沙:湖南大学, 2011.