空分大型離心式壓縮機組輔油泵聯鎖設計分析

摘 要：文章以某氣化廠空分裝置的大型離心式壓縮機組輔油泵為例，對其在聯鎖設計中存在的問題進行了分析，并在此基礎上提出了相應的改進方案，最后對改進方案的實施效果進行了探討。

關鍵詞：壓縮機組；輔油泵；聯鎖設計

中圖分類號：TH452 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）27-0021-02

在我國，能夠和空分裝置相配套的大型離心式壓縮機組，大多都是杭汽產汽輪機驅動沈鼓、陜鼓產壓縮機的模式，只有極少數使用電機驅動的模式。為了保證低油壓狀態下機組的安全、平穩運行，在進行輔油泵聯鎖設計時，通常將設計方案定為：當潤滑油總管的壓力≤150 kPa或者汽輪機控制油的壓力不超過600 kPa時，起動輔油泵，而當潤滑油總管壓力在100 kPa以下時聯鎖停車。

某氣化廠空分車間內設置有3臺氧壓機組，4臺空壓機組。在機組的運行過程中，出于種種因素的作用使得油壓產生下降趨勢時，通過上面的連鎖設計可以使得輔油泵正常工作，迅速將油壓調整到正常水平。然而，一旦由于某種原因使得主油泵突然停止工作，在輔油泵還沒有開始運轉之前，油壓就已經下落到極限值，使得壓縮機組停機，在這樣的情況下輔油泵就無法起到預期的效果。這就需要對空分大型離心式壓縮機組輔油泵的連鎖設計進行優化，以使其在主油泵突然停工以后能夠發揮應有的作用。

1 問題分析

某氣化廠空分車間的大型離心式壓縮機組曾經受到電網波動的影響，發生了嚴重的低油壓情況，導致聯鎖停機事故。在詳細的檢查之后發現，是電壓的異常波動導致了空壓機組主油泵的突然停機。在輔油泵尚未啟動之前，潤滑油總管的智能油壓開關已經被觸發，從而發生聯鎖停車。在事故發生以后，工作人員對故障的過程進行了詳細的分析，并對聯鎖設計所遵循的原理進行了反思。

若要使輔油泵工作，至少需要滿足以下兩個條件：

①潤滑油總管油壓在150 kPa以下，或者汽輪機控制油壓在600 kPa以下，當滿足這兩項之一時，低油壓信號就會觸發聯鎖啟動輔助油泵。此外，如果潤滑油壓在100 kPa以下，油壓開關動作，觸發聯鎖停車。

②主油泵停止工作以后，在啟動輔油泵之前有3 s的時間間隔。這樣設計是為了增強信號的抗干擾能力。通過對聯鎖設計的工作原理進行分析，初步得做出假設，可能是第二個條件的設立導致了先停車然后再啟動輔油泵?；诖?，工作人員進行了專項試驗，在聯鎖設計中取消了對輔油泵啟動第二個條件的制約，然而試驗結果駁斥了這一假設，依然是先有停車信號，然后才發出啟動輔油泵的信號。

工作人員隨后又仔細檢查了油壓變送器和油壓開關。證明變送器和油壓的安裝位置準確無誤，而且其性能也都十分理想，能夠滿足實際需求。但是發現DCS中變送器油壓信號的掃描周期過長，掃描周期達到了1 s。于是，將DCS中變送器油壓信號掃描周期縮短到0.2 s之后再次進行試驗，仍然取得了和上面一樣的實驗結果，停車信號在輔油泵的啟動信號之前。但是這次注意到主油泵停機后1.097 s，油壓開關旋即啟動，使得聯鎖停車。這樣快的油壓下降速度，要求必須提升輔油泵的啟動速度，這樣才有可能防止機組統計帶來的損失。

2 改進方案

①從工藝管理上，要明確試驗大型離心式壓縮機組輔油泵聯鎖起動的方法。一般而言，試驗人員往往認為潤滑油壓低報警、輔助油泵能夠自動起動就可以證明聯鎖正常。這樣是很不妥善的，需要將機組的聯鎖停車信號納入輔油泵的啟動條件實驗中去。聯鎖正常的條件應當是輔油泵在觸發低油壓聯鎖停車信號之前已經啟動，油壓逐漸達到正常水平。為了保證系統的可靠性，需要備用兩臺油泵瓦，先啟動的那一臺作為主泵。

②采用汽輪機拖動模式的大型離心式壓縮機組，在考慮輔油泵啟動的條件時，不必考慮主電機運行信號或者汽輪機轉速信號的影響。正確的聯鎖設計應該是這樣的：潤滑油總管油壓在220 kPa以下或者汽輪機控制油壓在780 kPa以下時，觸發輔油泵啟動裝置；潤滑油壓在100 kPa以下時，觸發聯鎖停車系統。如果機組裝置了蓄能器，還應當對蓄能機的性能進行實時的監控。

③如果有密封氣壓力要求，當密封氣壓力在聯鎖值水平以下時，避免啟動輔油泵。如果油壓處于常態，不允許有兩臺及兩臺以上的油泵同時運行。在兩臺油泵的切換過程中，一旦潤滑油總管的油壓比常態油壓超出1/4以上，需要立即使原主油泵停機。

④為了增強抗信號干擾的能力，不僅需要屏蔽電纜，還應當以油泵電機運行信號與電流指示相結合的方式幫助輔油泵聯鎖啟動，但注意不要在主油泵停運信號和輔油泵啟動信號之間留下太多的時間間隔。將輔油泵的啟動條件設置成，主油泵停止運行，同時主油泵電機電流不足正常電流的1/5。

⑤還有一種情況，就是當油泵在自動運行狀態下，一旦將現場控制柜的開關調成手動，油泵就會立即停運，過了一會才恢復運行。為了解決這個問題，在考慮泵的聯鎖啟動條件時，需要將機組的兩臺油泵的“手動，自動”切換信號排除在啟動條件之外。

⑥對于潤滑油站管路附件的壓力等級還有一定的要求。隨著空分裝置和壓縮機組日益大型化，油泵的供油量也相應的增加。當兩臺油泵在正常的手動或自動切換期間，需要兩臺油泵并運，這就導致潤滑油流量加大，壓力也相應的升高，過大的壓力可能會沖破法蘭間的墊片，噴泄出大量的潤滑油，導致機組停運，輔油泵也就無法發揮應有的作用。

3 實施效果

根據上面的改進方案，工作人員對車間里的氧化機組和空壓機組進行進行了改進，其中，空壓機組輔油泵聯鎖起動設定油壓從150 kPa調整為為220 kPa，氧壓機組輔油泵聯鎖起動設定油壓從150 kPa調整到180 kPa。在實施改進方案以后，為了驗證改進效果進行了試驗，演示表明，油泵電行信號消失不會引起油泵切換，現場“手動，自動”開熒切換不會引起泵瞬間自停，主油泵突然停轉時輔助油泵能迅速起動，油壓波動小，沒有觸發低油壓聯鎖停機。在一次晃電事故中，這些經過改進的機組都出現了油泵切換，沒有再發生低油壓聯鎖停機的問題。

4 結 語

綜上所述，在空分裝置和壓縮機組日益大型化的今天，空分大型離心式壓縮機組的故障可能會造成嚴重的經濟損失，需要通過科學的改進方案防止出現停車事故。這就要求在對空分大型離心式壓縮機組輔油泵聯鎖設計時，考慮周全，針對現有設計方案的不足不斷進行改良和完善，保證其運行的安全性和平穩性。

參考文獻：

[1] 李信果，楊國鋒.淺談空分大型離心式壓縮機組輔油泵聯鎖設計[J].機械與電子，2010，（31）.

[2] 趙旭陽.空分大型離心式壓縮機組輔油泵聯鎖設計初論[J].電子信息科技，2011，（14）.

[3] 吳彪.空分大型離心式壓縮機組輔油泵設計問題及改進措施[J].工業與機械，2010，（8）.