監測曲線在空壓機喘振故障診斷中的應用

摘要:介紹了阿特拉斯離心式空壓機的一次喘振故障的處理經過，在一般診斷離心式空壓機喘振故障的流程上，應用了實時監測系統，用歷史曲線輔助診斷的方法，進一步明確故障點，快捷的處理故障。

關鍵詞:曲線;空壓機;喘振;診斷

中圖分類號:TB

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)21-0332-01

首鋼遷安鋼鐵有限公司共三所集中空壓機站生產壓縮空氣，通過管網輸送給全公司各用戶，其中空壓機一站共4臺瑞典阿特拉斯·科普柯公司生產的ZH15000-6-9離心式空壓機，每臺出氣量為250Nm3/min，該型號機組共三級壓縮中間冷卻并帶有后冷卻器(如圖1)。2006年8月投入生產至2009年6月一直穩定運行。2009年7月30日，4#空壓機發生了喘振，因機組保護動作而停機。

1 故障診斷

根據離心式空壓機的喘振機理并針對此型號的機組喘振控制方面，我們由簡單到復雜逐步分析查找原因。

1.1 判斷真偽

判斷真偽是真的喘振導致停機還是防喘保護誤動作。根據在線監測歷史趨勢可以看出，一、二、三級軸振動突然增大超過了停機值，我們檢測了振動傳感器和相應線路都正常，值班人員稱當時確實聽見了喘的聲音。由此判斷機組確實發生了喘振，且防喘保護正常動作發出停機指令。

1.2 一般喘振的原因分析

按兩種可能的情況進行分析，一是機組無法克服系統的背壓，壓縮空氣不能通暢的排出;另一種情況是吸入口不暢使機組吸入量不足，無法建立相應的壓力而導致喘振。

針對可能的第一種情況，我們檢查了出口逆止閥，出口旁通閥全部正常;檢查了后冷卻器的氣路，發現堵塞較嚴重，查當時的記錄最高壓損達到了1bar，排氣不暢可能是導致喘振的原因，我們更換了備用的冷卻器芯。

對可能的第二種情況，我們檢查了空氣過濾器、吸入管道及入口導葉調節閥，全部正常。

開機試驗，機組運行正常，后冷卻器壓損0.2bar，觀察運行。至8月5日，4#機突然自動卸載，機組記錄表明是防喘動作而卸載。

1.3 從控制方面分析

我們從阿特拉斯ZH系列離心空壓機的喘振控制方面進行分析。該機組的喘振控制主要參照兩個參數Pdt19和Pdt20，分別是二級噴嘴壓差和二級級間壓差，這兩個參數構成了喘振控制的兩個坐標軸(如圖2)。

喘振控制的計算式為

S=[(1000Pdt19×Gain)+Bias]-Pdt20/0.01

Gain——喘振線斜率。

Bias——喘振控制線在Y軸上的偏移量。

S——是機組運行工況點距離喘振控制線的距離。

Gain值與Bias值是機組調試時通過實驗做好的固定值，運行時主要參考Pdt19和Pdt20，當S值接近0時，機組防喘保護就開始動作，用減少進氣量和放風的方式調整機組工況，使機組運行在安全區域內。我們觀察二級噴嘴壓差和二級級間壓差的歷史曲線，發現在機組卸載之前，二級噴嘴壓差由132突然降為0，此處異常。(如圖3)因為之前已經對機組的吸入管路和排出管路兩方面進行了檢查，所以主要懷疑控制系統出現問題，可能模塊或控制電腦發出的錯誤信號。我們采取了替換法進行確認，現場4臺機組規格完全相同，我們把4#空壓機的二級噴嘴壓差和二級級間壓差的傳感器、模塊以及機組控制電腦板全部與3#機對換，并對取壓管進行疏通。對換后開機正常，觀察運行。

8月8日，4#空壓機又一次自動卸載，查詢記錄依然是喘振保護動作。這次在線監測系統采集到了一個重要的信息，由歷史曲線可以看出，二級噴嘴壓差在喘振保護動作前有一個明顯波動(如圖4)。

我們分析二級噴嘴壓差的意義，是由彎管流量計演化而來的反應流量的參數，一定有原因使吸入流量發生了變化。再看此時入口導葉開度的曲線并沒有變化，即入口導葉閥沒有得到調整的信號，一般認為它是不會動的，但是我們分析此種機組的特點，雖然控制電腦能顯示

入口導葉閥開度和出口旁通閥關度，但這兩個顯示的值是輸出信號而并非反饋信號，那么我們還不能排除入口導葉閥發生動作，

需要進一步驗證。我們把入口導葉閥和出口旁通閥的電動執行機構進行了相應調整后對掉，如果執行機構會發生動作，則會打開出口旁通閥，使機組放風。開機觀察運行。

8月23日，4#空壓機再次自動卸載，這次我們查詢歷

史曲線，驗證了上面的推斷，三級葉輪出口壓力3.9bar，機組出口壓力6.4bar，此時二級噴嘴壓差無變化，入口導葉全開，旁通閥本該在全關位置(如圖5)，從三級葉輪出口壓力和機組出口壓力判斷此時旁通閥是打開放風的，控制電腦未向入口導葉及出口旁通閥發送調整信號。導致機組自動卸載的原因終于找到了。

2 問題處理

我們更換了4#空壓機出口旁通閥的電動執行機構，之后開機運行至今沒有問題。由于阿特拉斯公司的該種執行機構內部程序保密，需返廠維修。

3 結語

對于離心式空壓機喘振的診斷，我們一般從工況角度分析吸入和排出兩個方向。而實時監測系統的應用對機組運行及維修可以起到指南針的作用，我們工程技術人員通過對監測曲線的分析，能快捷的找到正確的診斷方向并通過逐步驗證來判斷機組故障，用最快的方法處理問題，縮短診斷時間;同時也可以通過觀察曲線的變化，提前預測可能發生的故障，把故障處理在萌芽狀態，為企業創造效益。