離心壓縮機油系統設計優化和技術改造

劉世東 趙申劍 于童

摘 要：某煤化工企業甲醇合成裝置合成氣壓縮機組由BCL805 + 2BCL707壓縮機和配套的ENKS63/71/64汽輪機組成。離心式壓縮機機組因泵驅動電機抖動斷電，導致聯鎖潤滑油壓力低停機。分析了油液系統存在的一些設計缺陷，如蓄能器和壓力點位置錯誤、泵出口管路空量不足、蓄能器根止回閥未整定等。針對問題的原因，提出了一些解決方案，例如增加的聯鎖自起動油泵的力量，優化壓力測點的位置的自起動信號備用泵，減少空氣管的位置在油泵的出口，在蓄電池底部加裝單向閥等，并進行實施，一勞永逸地解決了這些問題。

關鍵詞：離心壓縮機組;油系統;優化改造

1原因分析

1.1蓄能器和油泵自啟取壓點位置設置不當

1.1.1蓄能器1對PIA-6102A/B/C的自啟動值和聯鎖值沒有穩定影響。Pia-6102a/B/C復卷點設置在機組二樓（離地12m）， piA-1和Pia-6002復卷點設置在機組一樓，靜壓差為0.113 mpa。當PIA-6102A/B/C為0.15 mpa， PIA-6002壓力為0.263 mpa時，電池1中的氮氣壓力完全釋放。蓄能器的重要作用是提高油壓從備用泵的工作值到聯動值的時間，油壓從備用泵的工作值恢復的時間。在該系統中，蓄能器1在PIA-6102A/B/C達到0.15mpa之前被停用，未能充分發揮壓力緩沖和維護的作用，導致PIA-6102A/B/C備用泵自啟動和低壓聯鎖幾乎同時觸發。

1.1.2蓄能器1和2延遲PIA-6102A/B/C和PIA-6501觸發自啟信號。根據波義耳定律：

式中：P0—蓄能器氣囊內預充氣壓力，MPa;V0—蓄能器總容積，m3;P1、V1—分別為蓄能器平衡工作點氣囊內氣體壓力和體積，MPa、其中V1取0.001m3;P2、V2—蓄能器任意工作點氣囊內氣體壓力和體積，MPa、其中V2取0.001m3。

①當蓄能器在進行工作的過程中，其體積的變化量會從式（1）向著式（2）進行轉變，注：當氣囊的放液速度過快時，此時氣囊當中的氣體是沒有辦法和外界環境實現熱交換的，所以可以看做是絕熱過程，放液絕熱過程n=1.4。

②如果控油壓力不斷下降，當數值低于備泵自啟壓力時，即小于0.6MPa時，可以用下式來對蓄能器2其釋放油量進行計算：

因為受到位置靜壓差的影響，在這種情況下，蓄能器1其壓力就會不斷下降，直到下降為0.713MPa，在此時，蓄能器1其平衡工作點的壓力是1.0MPa，通過對此時蓄能器1的釋放油量進行計算，最終結果為38.73L，由此就可以得出，如果控制油壓力不斷下降直到備泵自啟壓力0.6MPa時，那么蓄能器1以及蓄能器2所起到的穩壓時間應當為：穩壓時間=蓄能器釋放體積÷機組用油量。

通過計算得到，由于蓄能器1以及蓄能器2的穩壓作用，導致6501其油壓低觸發泵的自啟時間會出現延遲，延遲的時間為2.21s。通過采取同樣的方法得出，隨著壓力的不斷降低，直到速關閥關閉壓力為0.36MPa時，蓄能器1和2起到的延緩機組停機時間為。在此時，速關油壓力從0.874MPa不斷下降的時候，降到0.388MPa所用的時間是3s，由于在進行理論計算的過程中，沒有對自立調節閥返回油量造成壓力下降的影響沒有做到充分考慮，因此所花的時間要小于理論計算所花時間。而此時潤滑油的壓力PIA-6102A/B/C也會不斷下降，當中壓力下降到0.15MPa時，蓄能器1以及蓄能器2所起到的穩壓時間是。該項導致的PIA-6102A/B/C油壓低觸發備泵其自啟所用的時間為7.6s。

1.2油泵出口管道空體積

在機組的實際運行過程當中，油箱其液位應當為1310mm，而油泵其出口安全閥的高度應當為2200mm。備用泵處于待機狀態時，工作水平高于泵出口超過40毫米由于螺桿泵之間的差距和泵出口壓力相反，以便所有前面的空管道安全閥和回流閥是空的。雖然出廠設置閥門1解決了這個問題，但實際測量的管道體積仍然是空的。根據現場管的體積計算，管的體積為39.64L，這可能會導致油泵響應時間延遲0.88s。

2對策和處理

2.1油泵電機增設電氣聯鎖互啟

油系統中的兩個泵都是由電動機驅動的。在原有的低油壓起動泵的基礎上，增加了泵的電聯動。實現了備用泵的瞬時自啟動，有效地消除了蓄能器布置對備用泵自啟動的延時影響。電氣聯鎖的原理是從A泵的KM接觸器中取一個常閉觸點，連接到B泵KM接觸器電路中常開輔助觸點的兩端。當A泵停止運行時，B泵KM接觸器正常關閉，然后B泵自鎖回路，B泵KM接觸器線圈電氣閉合，使B泵啟動。同樣地，通過同樣的類比，B泵停機可以自動啟動A泵。

2.2蓄能器連接管道增加單向閥

在蓄能器進口上增加一個止回閥，并在止回板上打開一個6mm的節流孔。既解決了蓄能器對油壓恢復時間的影響，又有效地消除了蓄能器在線校準時油壓波動的風險。

2.3消除備泵出口管道空體積

將泵出口管道和安全閥降低到罐操作水平以下，以消除由于出口管道容量空而造成的壓力恢復延遲。

2.4調整油系統備泵自啟測壓點的位置

取消PIA-6102A/B/C的自啟動功能，增加PIA-6002低油壓備用泵的自啟動功能，將油壓自啟動值設定為0.29mpa。經過優化后，油系統的流量基本相同，但PIA-6102A/B/C為“LL三取二聯鎖停機”。

3處理效果

2020年4月9日，經過上述改造和設計優化后，在機組啟動和提速過程中，在機組在線運行時的預熱2000r/min階段，對手動停機油泵進行了兩次油壓波動試驗。由于電氣聯鎖觸發，備用油泵自動啟動。提高和優化了油系統的抗波動能力，解決了油系統的抗波動能力問題。

4結語

通過以上分析計算和措施，石油離心壓縮系統中的設備流量和分布嚴格符合API614標準，基于實際需求的本地優化設計確保了系統的安全和穩定性。當兩個油泵都由電動機驅動時，油泵必須有電氣聯鎖裝置。優化系統流程設計和管道布局，消除潛在的空容量問題，消除油泵、油冷卻器等設備切換和蓄能器的風險。蓄能器在穩定油壓方面起著重要作用，因此需要仔細選擇確定相關參數，建立并嚴格執行定期維護檢查制度。

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