西门子VK125-3型空气压缩机导叶控制系统组成原理以及故障处理方法如下。
VK125-3型空气压缩机由德国西门子压缩机公司生产,采用变频方式起动,配套于法液空(L'Air Liquide)35000N·m3/h制氧机系统,设计流量171800m3/h,设计出口压力0.59MPa(A)。原料空气经自洁式空气过滤器除尘后,进人该机组,经过三级压缩、三段冷却,出口压力升至0.59MPa(A)左右,温度达到37℃,送往氨水预冷系统。空气压缩机进气采用导叶调节,出口管道设有防喘振系统。
该机组于2005年10月份投产,运行3个月后曾经出现了一次空气压缩机导叶控制系统失控故障,空气压缩机不能正常工作,致使35000N·m3/h制氧机工况亲乱,影响了生产的正常运行。
1.进气导叶控制系统的作用
VK125-3型空气压缩机进气导叶调节控制系统由气动执行器(Pneumatic Actu-
ator)、气动定位器(Pneumatic Positioner)、继动放大器(Booster Relay)、锁制阀
(Block Valve)、位置反馈系统(Position feedback transmitter)、DCS等系统组成。
在空气压缩机行车过程中,进气导叶调节控制系统起着至关重要的作用。
(1)开车
①空气压缩机起动时,满足以下条件:
a)内漏水检测开关正常。
b)水流量大于400m3/h。
c)人口导叶全关。
d)油箱液位开关正常。
e)电动机轴瓦进油≥8L/min。
f)油过滤器后压力不低于180kPa。
g)电气控制屏励磁正常。
h)防喘振阀全开。
i)仪控正常。
j)油冷却器后温度≥20℃。
k)油过滤器压差<0.1MPa。
②当电动机起动条件满足后,用钥匙将复位开关复位,DCS上调出空气压缩机电动机流程图,按“预启”按钮无故障,然后按起动按钮,起动空气压缩机。
③当电动机达到额定转速允许加载灯亮后,入口导叶自动开至10%开度;手动停辅助液压泵,然后将辅助液压泵选择开关到“自动”位置。
④在手动状态下,缓慢调整人口导叶至30%~35%;然后手动调整,逐渐关小空气压缩机防喘振阀,保证空气压缩机运行操作点在防喘振控制曲线图的调节控制线以下,使空气压缩机出口压力达到正常压力。
⑤检查记录主机各部温度、轴振及供油压力是否正常。如有异常,分析原因并进行处理。
⑥主机起动以后,检查供油系统状况。
⑦调节中间冷却器回水阀门,使各中间冷却器的进、排气温度满足技术规范要求。调节油冷却器的进回水阀门,控制油温在规定的范围内。
⑧检查气体冷却器疏水阀的疏水量,保持冷却器疏水阀一定开度。
⑨开启空气压缩机送气阀门,向氮水预冷系统送气,对分子筛进行活化。
待出分子筛后的二氧化碳含量和碳氢化合物含量分析合格后,向空气分离系统供气。
随着向空气分离系统供气量的逐步增加,逐步关小防喘振阀,直至全关,然后再将防喘振阀和导叶置“自动”状态。
(2)停车
①将防喘振控制和人口导叶控制从“自动”打到“手动”,然后逐步打开防喘振阀,直至全开。
②将人口导叶关至起始位置。
③在空气压缩机电动机流程图,按停主机按钮。
2.故璋现象
2006年1月18日,VK125-3型离心空气压缩机出口流量开始大幅波动,范围在150000~186000N·m3/h之间,偏离了170000N·m3/h的正常流量值,导叶调节系统无法自动控制后改为手动控制。导叶在手动状态下控制输出由43%升至45%,导叶实际开度由28%升至53%,空气量由正常的173000N·m3/h增至186000N·m3/h,关小导叶控制输出由45%降至43%,导叶实际开度由53%降至28%,减量达25%,空气量由186000N·m3/h减至168000N·m3/h。
35000N·m3/h制氧机空气分离主冷液面波动,氲馏分在78%~96%之间波动,粗氩塔冷凝蒸发器无法稳定工作,最终导致制氧机工况紊乱。
3.故障原因
分析该导叶控制系统由DCS根据导叶进口流量进行PID运算,输出4~20mADC信号控制现场比例阀,比例阀输出标准20~100kPa气动信号去控制导叶阀门定位器。
阀门定位器按比例输出气动信号,经过继动放大器输出,控制气缸执行机构推动导叶动作,来控制导叶进气流量。同时,导叶动作行程反馈给阀门定位器,使阀门定位器输出得到动态平衡。其工作原理如图11-14所示。
从原理图上分析,该故障有可能出在比例阀和阀门定位器。根据故障现象判断,属于反馈量小、跟踪慢造成。
4.处理方法
①调节比例阀零点,阀门关小点,变化不明显,随之复位,判断不是由比例阀造成。
②顺时针调节阀门定位器反馈调节螺钉,当阀门关小,说明反馈量增大。为了保证空气压缩机进气流量不太小,这时要从DCS增大比例阀输入信号,使阀门开大一点,然后继续顺时针调节阀门定位器反馈调节螺钉。如此反复调整,直到输人与阀门实际开度一致,使反馈量增加至适当位置,恢复控制的目的。
③经过上述调节后,可以保证导叶正常操作。但是由于这种调节方法是在空气压缩机运转情况下调节的,无法精确调整,最好使阀门定位器零偏低点,这样可保证在空气压缩机进行保护时,导叶阀能够全关,压缩机处于安全位置,待日后有机会进行精确调整。
④在反馈装置的固定螺钉处,用漆或胶固定,防止螺钉松脱。
现在大型空气分离设备控制系统越来越先进,尤其是空气压缩机进口导叶控制尤为先进,大多采用国外设备,而空气压缩机进口导叶控制又是空气分离设备控制的咽喉,因此我们必须萃握它的调整方法,提高事故判断能力。在调试过程中,要不断摸索事故处理程序,找出最佳处理方法,以便在运行过程中出现事故后,减少不必要的停车处理。在日常维护中,要经常检查紧固螺钉、气源连接管路是否处于完好状态。