HydroCOM 系統(tǒng)在大型往復(fù)機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行探討

李大鵬，徐委華，劉曉剛

（克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依 834003）

0 引言

壓縮機(jī)一般不會(huì)滿負(fù)荷運(yùn)行，為了維持壓縮比，在進(jìn)出口之間有返回線。這樣不但造成能量浪費(fèi)，返回線閥門開度偏大還會(huì)引起進(jìn)口超壓，造成安全隱患。而且氣閥和活塞環(huán)泄漏等也會(huì)造成級(jí)間壓力異常。機(jī)組切換和開停機(jī)過程比較復(fù)雜，包括緊急切換或故障處理等問題，操作判斷失誤就會(huì)造成大機(jī)組超溫超壓。從節(jié)能和安全角度考慮，克拉瑪依石化有限責(zé)任公司引入HydroCOM 自動(dòng)負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)。

1 自動(dòng)負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)原理

當(dāng)實(shí)際流量小于額定時(shí)，往復(fù)壓縮機(jī)為了維持入口壓力，即維持壓縮比（壓縮比高會(huì)導(dǎo)致排氣溫度高，活塞桿、曲軸受力大等后果），從出口到入口必須有返回閥。使用自動(dòng)負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)的壓縮機(jī)（在吸氣閥上安裝由PLC 或DCS 控制，液壓驅(qū)動(dòng)的頂開吸氣閥執(zhí)行器），當(dāng)壓縮機(jī)實(shí)際流量小于額定時(shí)，壓縮排氣時(shí)吸氣閥閥片被執(zhí)行器的壓叉頂開，此時(shí)吸氣閥不會(huì)立即關(guān)閉，可以根據(jù)現(xiàn)有實(shí)際流量，延遲關(guān)閉一段時(shí)間（時(shí)間非常短），從而讓部分氣體從吸氣閥返回入口，這樣就不必開返回線閥。由于這部分氣體沒有被壓縮，負(fù)荷調(diào)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能和自動(dòng)調(diào)整機(jī)組負(fù)荷。

2 HydroCOM 系統(tǒng)主要設(shè)施

（1）頂開吸氣閥執(zhí)行器。內(nèi)有壓叉、活塞、活塞桿、壓力卸放緩沖裝置、密封裝置和導(dǎo)向裝置等。

（2）液壓油站裝置。負(fù)責(zé)給頂開吸氣閥執(zhí)行器提供動(dòng)力，液壓油站有油泵和單向閥等，和一般稀油站區(qū)別不大，要求單向閥精度很高。

（3）信號(hào)取樣裝置。HydroCOM 取樣系統(tǒng)包括有流量計(jì)、壓力變送器和熱電阻溫度計(jì)等。一般取樣信號(hào)是某級(jí)的進(jìn)口壓力，現(xiàn)場的壓力變送器和熱電阻溫度計(jì)直接可以使用。現(xiàn)場設(shè)備精度可滿足使用要求，需要定期檢驗(yàn)儀表，保持取樣信號(hào)精度。

（4）自動(dòng)控制系統(tǒng)。可以采用DCS 和PLC 控制模式，國內(nèi)很多公司采用DCS，效果很好。設(shè)置各級(jí)入口壓力調(diào)節(jié)范圍，DCS組態(tài)上有自動(dòng)調(diào)節(jié)延遲關(guān)閉時(shí)間、延遲關(guān)閉時(shí)間趨勢(shì)等，判斷壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)液壓油站的功能，以及安裝在飛輪上的鑒相器，用來確認(rèn)校對(duì)延遲關(guān)閉起始時(shí)間等。

3 機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行方法

沒有HydroCOM的往復(fù)機(jī)組主機(jī)和備用機(jī)之間的切換，不能實(shí)現(xiàn)負(fù)荷逐步加載，而是備用機(jī)突然由0 負(fù)荷立即加到50%，同時(shí)在用機(jī)也打到50%。然后再把備用機(jī)打100%負(fù)荷，同時(shí)在用機(jī)打0 負(fù)荷。這樣加載很突然，沒有足夠時(shí)間觀察壓縮機(jī)是否處于正常狀態(tài)，如電機(jī)、十字頭、曲軸箱、缸體、活塞和氣閥聲音是否正常，無法觀察電流，檢查冷卻水、注油系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、壓縮比和吸排氣溫度是否正常等。一旦切換出現(xiàn)問題，再切回原在用機(jī)，必然導(dǎo)致操作混亂。而且切換過程中對(duì)返回閥門要求很高，原在用機(jī)打0 負(fù)荷時(shí)返回閥應(yīng)關(guān)閉，防止出口高壓竄回入口，尤其是出口單向閥關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)危險(xiǎn)更大，這樣給操作帶來很大難度。最大操作風(fēng)險(xiǎn)是來自出口到入口返回閥的控制，其他就是一些振動(dòng)、泄漏，包括吸排氣閥和活塞環(huán)內(nèi)漏、填料泄漏和超溫等常規(guī)問題。

3.1 第一種操作方法

假定由某往復(fù)機(jī)組主機(jī)A 切換到備用機(jī)B。直接空負(fù)荷啟動(dòng)B 機(jī)，此時(shí)進(jìn)出口和返回線閥門全關(guān)，然后全開進(jìn)出口，接著HydroCOM 系統(tǒng)直接投自動(dòng)。此時(shí)A 機(jī)和B 機(jī)都在HydroCOM系統(tǒng)控制下，各占有一半負(fù)荷。然后緩慢關(guān)A 機(jī)進(jìn)口閥，A 機(jī)各級(jí)進(jìn)口壓力有降低趨勢(shì)。為維持A 機(jī)進(jìn)口壓力，HydroCOM 延遲關(guān)閉時(shí)間逐漸增加，相反B 機(jī)各級(jí)進(jìn)口壓力有增加趨勢(shì)，B 機(jī)HydroCOM 延遲關(guān)閉時(shí)間逐漸減少。完全關(guān)閉A 機(jī)進(jìn)口閥后，A機(jī)HydroCOM 壓叉頂開吸氣閥不關(guān)閉，A 機(jī)相當(dāng)于空負(fù)荷。此時(shí)B 機(jī)完全切換到系統(tǒng)，直接停A 機(jī)，切換結(jié)束。這個(gè)方法優(yōu)點(diǎn)是切換簡單，缺點(diǎn)是B 機(jī)加載到一半負(fù)荷比較快，沒有足夠觀察時(shí)間，不容易檢查出機(jī)組運(yùn)行故障，增加切換運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)機(jī)組完好性要求高。

3.2 第二種操作方法

假定由某往復(fù)機(jī)組主機(jī)A 切換到備用機(jī)B。直接空負(fù)荷啟動(dòng)B 機(jī)，此時(shí)進(jìn)出口和返回閥門全關(guān)。全開出口閥，然后HydroCOM 系統(tǒng)直接投自動(dòng)，HydroCOM 系統(tǒng)直接投自動(dòng)的同時(shí)立即緩慢打開進(jìn)口閥。全開出口閥的目的是避免出口超壓，緩慢打開進(jìn)口閥的目的是能逐漸減少延遲關(guān)閉時(shí)間，有足夠時(shí)間加載。注意此時(shí)HydroCOM的取樣信號(hào)應(yīng)取入口壓力，避免入口壓力降低。當(dāng)入口完全打開后，A 機(jī)和B 機(jī)都在HydroCOM 系統(tǒng)控制下，各占有一半負(fù)荷。以后的切換方式和第一種一樣。這種切換方法優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)切換過程平穩(wěn)，有足夠時(shí)間觀察機(jī)組是否正常，缺點(diǎn)是HydroCOM 系統(tǒng)投自動(dòng)的同時(shí)，如果此時(shí)沒有同步打開機(jī)組進(jìn)口閥，會(huì)造成機(jī)組入口壓力短時(shí)間內(nèi)小幅度波動(dòng)。

以上兩種方法優(yōu)點(diǎn)是不用開返回閥，沒有高壓竄低壓的隱患。

3.3 往復(fù)機(jī)組開機(jī)和停機(jī)

正常開機(jī)可以逐漸加載，通過全開出口閥，然后逐漸開入口閥，控制HydroCOM 系統(tǒng)直接投自動(dòng)。停機(jī)則相反，是逐漸關(guān)閉入口閥，控制HydroCOM 系統(tǒng)直接投自動(dòng)，直到壓叉一直頂開吸氣閥閥片，此時(shí)吸氣閥保持不關(guān)閉，確認(rèn)機(jī)組處于空負(fù)荷工作狀態(tài)后，再關(guān)出口閥停機(jī)。

3.4 HydroCOM 系統(tǒng)的其他應(yīng)用

往復(fù)壓縮機(jī)吸排氣閥活塞環(huán)、填料等泄漏，一般會(huì)出現(xiàn)下級(jí)缸壓縮比大、排氣溫度高等問題；或者進(jìn)氣量不足時(shí)，本級(jí)進(jìn)氣壓力低，引起壓縮比增大和本級(jí)排氣溫度高等，造成有時(shí)被迫停機(jī)或切換。使用HydroCOM 系統(tǒng)，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)吸氣量，保證壓縮比正常。可以在DCS 上觀察延遲關(guān)閉時(shí)間的趨勢(shì)和不同，輔助判斷級(jí)間內(nèi)漏情況。主操在操作室即可判斷調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的使用狀態(tài)，自動(dòng)化程度高。

4 HydroCOM 系統(tǒng)使用情況

HydroCOM 系統(tǒng)與DCS 相結(jié)合，要注意合理設(shè)定各級(jí)進(jìn)口壓力范圍，反饋信號(hào)在算法上要優(yōu)化，在調(diào)試過程中逐步改進(jìn)，避免機(jī)組操作波動(dòng)，HydroCOM 系統(tǒng)與DCS 要經(jīng)過多次實(shí)踐調(diào)整，才能發(fā)揮最佳效能。