二氧化碳?jí)嚎s機(jī)工作原理及輔助系統(tǒng)_調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)及儀表故障診斷

1、2010 年年 6 月月一、離心式壓縮機(jī)的工作原理及其應(yīng)用二、機(jī)組主要單元介紹及控制儀表（本體、油系統(tǒng)、干氣密封系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)儀表等）三、潤滑油系統(tǒng)及密封氣系統(tǒng)四、調(diào)節(jié)系統(tǒng)及防喘振系統(tǒng)目錄一、離心式壓縮機(jī)的工作原理及其應(yīng)用工作原理： 離心式壓縮機(jī)的工作原理如下：通過葉輪對(duì)氣體做功，使其動(dòng)能和壓力能增加，氣體的壓力和流速得到提高。然后大部分氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，壓力進(jìn)一步提高。對(duì)于多級(jí)離心式制冷壓縮機(jī)，則利用彎道和回流器再將氣體引入下一級(jí)葉輪進(jìn)行壓縮，擴(kuò)壓器擴(kuò)壓器彎道彎道回流器回流器進(jìn)氣口進(jìn)氣口出氣口出氣口葉輪葉輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子缸缸體體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子缸體缸體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子缸體缸體離心壓縮機(jī)實(shí)體圖

2、5離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)組成壓縮機(jī)主機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子及支撐軸承、推力軸承、軸端密封壓縮機(jī)主機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子及支撐軸承、推力軸承、軸端密封等組成等組成。定子包括機(jī)殼、隔板、密封、平衡盤密封等定子包括機(jī)殼、隔板、密封、平衡盤密封等壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子是壓縮機(jī)的主要工作部件，包括主軸、葉輪、軸套、壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子是壓縮機(jī)的主要工作部件，包括主軸、葉輪、軸套、軸螺母、隔套、平衡盤和推力盤等。軸螺母、隔套、平衡盤和推力盤等。 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子上汽缸上汽缸下汽缸下汽缸蒸汽蒸汽調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥噴嘴噴嘴復(fù)水器復(fù)水器排汽排汽油油動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)推力盤推力盤軸徑軸徑升高凸輪升高凸輪危急保安器危急保安器沖動(dòng)級(jí)沖動(dòng)級(jí)平衡盤平衡盤盤車齒輪盤車齒輪軸徑

3、軸徑葉片葉片迷迷宮宮密密封封迷迷宮宮密密封封轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子上汽缸上汽缸下汽缸下汽缸蒸汽蒸汽調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥排汽排汽連接復(fù)水器連接復(fù)水器蒸汽蒸汽油油動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)噴嘴噴嘴透平示意圖透平示意圖7葉輪 葉輪也稱為工作輪。氣體在葉輪葉片的作用下，跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn)。氣體受旋轉(zhuǎn)離心力的作用，以及在葉輪里的擴(kuò)壓流動(dòng)，使氣體通過葉輪后的壓力得到了提高。8壓縮機(jī)的應(yīng)用增壓增壓氨泵P 102 A/BCO2壓縮機(jī)K102產(chǎn)品二、機(jī)組主要單元及控制儀表機(jī)組本體組成主要控制儀表潤滑及控制調(diào)節(jié)油系統(tǒng)干氣密封系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)安保系統(tǒng)機(jī)組本體組成 二氧化碳?jí)嚎s機(jī)組是由杭州汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的蒸汽輪機(jī)以及日本日立公司提供的成套的壓縮機(jī)組成，它們

4、之間靠聯(lián)軸結(jié)連接，相關(guān)附屬設(shè)備有潤滑油站、高位油槽、干氣密封、表冷器及工藝段間冷卻裝置等。 本體主要的控制組成部件機(jī)械部分有速關(guān)閥、調(diào)節(jié)閥、油動(dòng)機(jī)及錯(cuò)油門等，儀表部分有電液轉(zhuǎn)換器、電磁閥、位置開關(guān)等。 本體上還附著有各種監(jiān)控儀表，包括溫度、振動(dòng)、位移、速度、鍵相傳感器。速關(guān)閥及位置開關(guān)速關(guān)閥及位置開關(guān)速關(guān)閥介紹： 速關(guān)閥速關(guān)閥也稱為主汽門，它是主蒸汽管路與汽輪機(jī)之間的主要關(guān)閉機(jī)構(gòu)，在緊急狀態(tài)時(shí)能立即節(jié)斷汽輪機(jī)的進(jìn)汽，使機(jī)組快速停機(jī)。速關(guān)閥速關(guān)閥水平裝配在汽輪機(jī)進(jìn)汽室側(cè)面。按照汽輪機(jī)進(jìn)汽容積流量的不同，一臺(tái)汽輪機(jī)可配置一只或兩只速關(guān)閥速關(guān)閥。油缸部分是速關(guān)閥速關(guān)閥開啟和關(guān)閉的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。速關(guān)閥速關(guān)

5、閥的關(guān)閉由保安系統(tǒng)操縱，如果保安系統(tǒng)中任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生速關(guān)動(dòng)作，都會(huì)使速關(guān)油失壓，在彈簧力作用下，活塞與活塞盤脫開，活塞盤左側(cè)的速關(guān)油排出，活塞盤連同閥桿、閥碟即刻被推至關(guān)閉位置。開車油開車油跳車油跳車油圖1主蒸汽事故停車閥閥芯閥芯預(yù)啟閥預(yù)啟閥盤狀活塞盤狀活塞筒狀活塞筒狀活塞蒸蒸汽汽蒸蒸汽汽一些機(jī)組油缸部分還裝有試驗(yàn)活塞,它可裝接在管路上，也可組裝在速關(guān)組件中，其作用是在機(jī)組運(yùn)行期間檢驗(yàn)速關(guān)閥速關(guān)閥動(dòng)作的可靠性。錯(cuò)油門和油動(dòng)機(jī)錯(cuò)油門和油動(dòng)機(jī)蒸汽調(diào)節(jié)閥蒸汽調(diào)節(jié)閥動(dòng)力油動(dòng)力油二次油二次油排油排油排油排油下移下移開大開大電液轉(zhuǎn)換器輸出的油信號(hào)即二次油去錯(cuò)油門伺服放大驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)蒸汽閥開度。危急遮斷

6、閥示意圖危急遮斷閥示意圖來自電磁閥來自電磁閥排油排油手柄手柄主要控制及測量儀表 機(jī)組本體上的主要控制及測量儀表有調(diào)節(jié)控制用的電液轉(zhuǎn)換器、電磁閥、位置開關(guān)。 機(jī)組本體上附著有用于監(jiān)控機(jī)組的儀表，包括溫度、振動(dòng)、位移、速度、鍵相傳感器。 機(jī)組用超速控制器及振動(dòng)位移監(jiān)測器3500 機(jī)組其它測量儀表有羅斯蒙特帶HART協(xié)議的智能壓力變送器列及溫度變送器。 機(jī)組控制系統(tǒng)TRICON TS3000。 電液轉(zhuǎn)換器 電液轉(zhuǎn)換器電液轉(zhuǎn)換器工作原理：是經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后的欲開大或關(guān)小汽閥的電信號(hào)由伺服放大器放大后，在電液轉(zhuǎn)換器電液轉(zhuǎn)換器伺服閥中將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓油信號(hào)，使伺服閥主閥移動(dòng)，并將液壓信號(hào)放大后控制高壓

7、油的通道，使高壓油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下腔，油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng)，經(jīng)杠桿帶動(dòng)汽閥使之啟動(dòng)，或者是使壓力油自活塞下腔泄出，借彈簧力使活塞下移關(guān)閉汽閥。電磁閥帶電磁閥帶電與失電電與失電電磁閥工作原電磁閥工作原理及示意圖理及示意圖磁鐵磁鐵活塞活塞工作原理：電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動(dòng)油缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測傳

8、感器 振動(dòng)位移傳感器：振動(dòng)位移傳感器：探頭采用本特利3500傳感系列，傳感器系統(tǒng)由電渦流探頭、延伸電纜和前置監(jiān)測器組成。前置器將振蕩電流信號(hào)送到傳感器產(chǎn)生高頻磁場，當(dāng)傳感器與測量面間隙變化時(shí)電渦流則變化其線圈電感隨之變化，該變化量由前置器放大轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)送監(jiān)測器。速度和鍵相傳感器 速度和鍵相測量就是通過在被測軸上設(shè)置一個(gè)凹槽作為速度和鍵相標(biāo)記。當(dāng)這個(gè)凹槽轉(zhuǎn)到探頭位置時(shí)，相當(dāng)于探頭與被測面間距突變，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，軸每轉(zhuǎn)一周，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，產(chǎn)生的時(shí)刻表明了軸在每轉(zhuǎn)周期的位置。因此通過對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，可以測量軸的轉(zhuǎn)速，通過將脈沖與軸的振動(dòng)信號(hào)比較，可以確定出振動(dòng)的相位角，用于軸的動(dòng)

9、平衡分析以及設(shè)備的故障分析與診斷等方面。凹槽或凸槽要足夠大，以使產(chǎn)生的脈沖信號(hào)峰值通常不小于5V。 速度和鍵相傳感器都是本特利產(chǎn)品，它們測量機(jī)理相似，但具體的技術(shù)參數(shù)和要求有不同，所以不能相互代替。溫度傳感器 機(jī)組軸系本體溫度傳感器采用的是熱阻Pt100。 軸系本體溫度傳感器的測量位置是支承軸瓦和止推軸瓦處。3500 監(jiān)測系統(tǒng) 汽輪機(jī)安全監(jiān)視裝置用于連續(xù)監(jiān)視汽輪機(jī)本體各種參數(shù),其監(jiān)視參數(shù)有轉(zhuǎn)速、軸位移、鍵相、軸振動(dòng)等。系統(tǒng)的測點(diǎn)具有獨(dú)立的監(jiān)測電路和報(bào)警設(shè)置點(diǎn)。每個(gè)測量模塊均有模擬量輸出功能。 監(jiān)視裝置輸入電源均為220Vac、50Hz。B.N3500系統(tǒng)均采用B.N公司系列渦流傳感器和速度傳感

10、器。3500監(jiān)測器圖示密封系統(tǒng)離心式壓縮機(jī)的密封也即軸端密封是指將壓縮機(jī)內(nèi)部介質(zhì)與外部環(huán)境相隔離，防止機(jī)內(nèi)介質(zhì)向機(jī)體外泄漏的一種裝置。離心式壓縮機(jī)的軸端密封主要有以下幾種型式：軸向密封軸向密封：浮環(huán)密封、阻塞密封浮環(huán)密封是一種非常成熟的密封形式，但密封件的制造精度要求高。徑向密封徑向密封：單端面螺旋槽式機(jī)械密封、干氣密封干氣密封是近十年來發(fā)展起來的新技術(shù)，在目前的壓縮機(jī)中普遍采用，其特點(diǎn)是泄漏量少，操作維修簡單，運(yùn)行費(fèi)用低，但一次投資較高。干氣密封干氣密封是新型非接觸式徑向密封，是在機(jī)械密封的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而來。它是指將介質(zhì)在軸向的泄漏通過一定的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閺较虻男孤⒃趶较蜻M(jìn)行密封。該密封利

11、用流體動(dòng)力學(xué)原理，通過在密封端面上開設(shè)動(dòng)壓槽而實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行。由于密封非接觸運(yùn)行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，適合作為高速、高壓設(shè)備的軸封，在壓縮機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，干氣密封正逐漸替代浮環(huán)密封、迷宮密封和油潤滑機(jī)械密封。干氣密封簡述干氣密封的工作原理 密封用干氣以稍高于介質(zhì)壓力注入一級(jí)密封室，與工藝介質(zhì)混合進(jìn)入一級(jí)密封的動(dòng)靜環(huán)，由于動(dòng)環(huán)上動(dòng)壓槽的泵送增壓作用將動(dòng)靜環(huán)推開一穩(wěn)定的間隙，同時(shí)在密封室形成一穩(wěn)定的、隨動(dòng)的、略高于介質(zhì)壓力的密封壓力。從一級(jí)密封泄漏出的氣體一部分經(jīng)一級(jí)放空排放出去，另一部分經(jīng)級(jí)間密封進(jìn)入第二級(jí)密封。這樣，經(jīng)過兩級(jí)密封后，泄漏出來的氣體量已非常少，壓力也很低

12、，這部分氣體被隔離氣阻止向外擴(kuò)散，而是與隔離氣一道從二級(jí)放空安全地排放出去。干氣密封的優(yōu)點(diǎn)：密封無磨損，使用壽命長、運(yùn)行穩(wěn)定可靠；密封功率消耗小，僅為接觸式機(jī)械密封的5%左右；與其他非接觸式密封相比，干氣密封氣體泄漏量小，是一種環(huán)保型密封；密封輔助系統(tǒng)簡單、可靠，不需要密封油系統(tǒng) ，因此消除工藝流程中的氣體被油污染，使用中也不需要維護(hù)。干氣密封的缺點(diǎn)：密封自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，對(duì)加工工藝、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和裝配能力要求較高；工藝介質(zhì)必須允許與密封干氣相混；需要一定壓力的氣源，氣源壓力至少高于介質(zhì)壓力0.2MPa。有微量氣體進(jìn)入工藝流程。 干氣密封的關(guān)鍵因素有：密封氣的壓力、泄放壓力、級(jí)間密封間隙。其

13、中泄放壓力和級(jí)間密封間隙直接決定著密封的工作狀態(tài)。潤滑油系統(tǒng)機(jī)組油系統(tǒng)通常有以下主要功能：對(duì)機(jī)組進(jìn)行潤滑對(duì)機(jī)組提供液壓控制油輔助控制對(duì)設(shè)備進(jìn)行降溫冷卻對(duì)工藝介質(zhì)進(jìn)行防露密封對(duì)設(shè)備進(jìn)行油洗清潔油潤滑及控制原理離心壓縮機(jī)潤滑的基本工作原理是采用液體摩擦動(dòng)壓式滑動(dòng)軸承由離心壓縮機(jī)的潤滑油系統(tǒng)強(qiáng)制循環(huán)供給潤滑油，在軸承與軸頸的兩滑動(dòng)表面之間形成收斂模形的壓力油膜，承受高速旋轉(zhuǎn)的離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、增速齒輪軸和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向載荷軸向載荷由相同工作原理的推力軸承來承受)。壓力油膜的形成與很多因素有關(guān)，潤滑油的油性和粘性是其中的主要因素。潤滑油的油性是形成吸附油膜的先決條件，潤滑油的粘性直接影響潤滑油的流動(dòng)性

14、和油膜的承載能力。離心壓縮機(jī)潤滑油控制的基本工作原理是由離心壓縮機(jī)的潤滑油系統(tǒng)提供潤滑油和控制油，其中控制油經(jīng)電液轉(zhuǎn)換器調(diào)制形成控制油信號(hào)去參與調(diào)節(jié)控制。未經(jīng)調(diào)制的控制油作為液壓油去參與邏輯等功能控制K102潤滑油系統(tǒng)邏輯概述控制油壓力和潤滑油壓力過低時(shí)控制油電磁閥和防喘閥打開，速關(guān)閥，調(diào)節(jié)閥和抽汽閥關(guān)閉。事故油箱液位不滿時(shí)禁止打開調(diào)節(jié)閥。潤滑油總管壓力不正常時(shí)禁止打開調(diào)節(jié)閥。潤滑油供油溫度低時(shí)禁止打開調(diào)節(jié)閥。油總管溫度過高禁止啟動(dòng)油加熱器。油箱液位過低時(shí)禁止啟動(dòng)主油泵和備泵（用戶實(shí)現(xiàn)）機(jī)組啟動(dòng)過程的速度控制機(jī)組啟動(dòng)過程的速度控制程序程序調(diào)速程序概述 1、汽輪機(jī)速度控制以設(shè)計(jì)的升速曲線作參考。

15、 2、啟動(dòng)順序由一系列方式和狀態(tài)來組成，系統(tǒng)中的順序邏輯指定在任何當(dāng)前方式下程序?qū)?huì)進(jìn)入某種方式。以保證確定的程序進(jìn)程以及在某一特定設(shè)備故障情況下采取的動(dòng)作。 3、如果啟動(dòng)程序選擇自動(dòng)升速方式，透平轉(zhuǎn)速將沿升速曲線自動(dòng)上升。 4、如果啟動(dòng)程序選擇手動(dòng)升速方式，可由現(xiàn)場就地盤升速/降速操作按鈕，或操作畫面升速/降速按鈕來執(zhí)行。程序?qū)词孪却_定的升/降速速率進(jìn)行，不受預(yù)定的暖機(jī)停留時(shí)間限制，但最好還是遵循輪機(jī)運(yùn)行的暖機(jī)規(guī)律。調(diào)速程序主要由以下幾個(gè)部分組成 1、開機(jī)順序程序，完成模式的控制和選擇。 2、目標(biāo)值程序，完成在相應(yīng)的模式下選擇對(duì)應(yīng)的最大及最小目標(biāo)值。 3、爬坡速率程序，完成在相應(yīng)的模式下對(duì)

16、應(yīng)升降速率的選擇。 4、實(shí)際設(shè)定值生成程序，依據(jù)在相應(yīng)模式下的目標(biāo)值和速率生成實(shí)際的給定值。 5、調(diào)速器控制輸出程序主要由VPID功能快來完成,其功能與常規(guī)調(diào)節(jié)器類似.但它只采用自動(dòng)方式。注解事項(xiàng) 1、機(jī)組在升速過程中，無論在手動(dòng)還是自動(dòng)操作模式時(shí)，通過臨界區(qū)時(shí)，均強(qiáng)制自動(dòng)操作通過，待通過臨界區(qū)后恢復(fù)正常升速。 2、汽輪機(jī)單機(jī)超速試驗(yàn)時(shí)，只有在停機(jī)時(shí)，按超速試驗(yàn)按鈕，否則不可以超速試驗(yàn)。機(jī)組啟動(dòng)過程的速度控制機(jī)組啟動(dòng)過程的速度控制Mode0 Turbine Shutdown 系統(tǒng)停車 Mode1 System Reset 系統(tǒng)復(fù)位 Mode2 Ready-to-Start 準(zhǔn)備啟動(dòng) Mode3

17、 Warm-up 1 暖機(jī) 1 Mode4 Warm-up 2 暖機(jī) 2 Mode5 Accelerate 升速 Mode6 Run 運(yùn)行 Mode7 Normal Shutdown 正常停車 Mode8 Over-speed Test 超速試驗(yàn) Mode 0，系統(tǒng)停車或聯(lián)鎖動(dòng)作就是方式0Mode 1，聯(lián)鎖信號(hào)解除，經(jīng)復(fù)位后，系統(tǒng)進(jìn)入方式1, 此時(shí) 速關(guān)閥啟動(dòng)。Mode 2，具備啟動(dòng)條件后,系統(tǒng)進(jìn)入方式2。Mode 3，上述條件滿足后，按下“啟動(dòng)”按鈕（透平啟動(dòng)） 后，系統(tǒng)進(jìn)入方式3。Mode 4，方式4中當(dāng)自動(dòng)時(shí)，暖機(jī)時(shí)間到則自動(dòng)從暖機(jī)1進(jìn)入 暖機(jī)2狀態(tài)Mode 5，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入方式5。動(dòng)作

18、如下： 臨界區(qū)設(shè)置，在該范圍，控制器以較快的速率升速/降速。如在臨界區(qū)由自動(dòng)切手動(dòng)，將被禁止，一旦走出臨界區(qū)，目標(biāo)設(shè)定值將同于當(dāng)前設(shè)定值，暫停升速/降速 任何聯(lián)鎖停車將使系統(tǒng)回到MODE 0。Mode 6，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入方式6。系統(tǒng)動(dòng)作如下： 一旦進(jìn)入方式6，目標(biāo)設(shè)定值限制在當(dāng)前方式最大和最小設(shè)定值之間，任何聯(lián)鎖停車將使系統(tǒng)回到MODE0。Mode 7，在方式6狀態(tài)下，通常以管理員以上身份進(jìn)入系統(tǒng)，按下“正常停車”按鈕后自動(dòng)進(jìn)入方式7，系統(tǒng)會(huì)慢慢把轉(zhuǎn)速降下來，可在暖機(jī)速度下停留2分鐘時(shí)間，然后停車。Mode 8，在方式2狀態(tài)下，以管理員以上身份進(jìn)入系統(tǒng)，按下“超速試驗(yàn)”按鈕后自動(dòng)進(jìn)入方式 防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)離心壓縮機(jī)的喘振機(jī)理 喘振是離心壓縮機(jī)的固有特性。壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，流量不斷減小，小到最小