壓縮機聯(lián)鎖保護概要

儀表專題講座大型壓縮機組的控制與聯(lián)鎖保護壓縮機組概述

分類

往復式壓縮機：適用于流量小，壓縮比高的場合。常用控制方案有氣缸余隙控制；吸入管線上的頂開閥控制；旁路回流量控制；轉速控制等；離心式壓縮機：體積小、流量大、運行效率高、易損件少、維護方便、氣缸內無油氣污染等。主機：原動機（電動機、汽輪機、燃氣輪機）、壓縮機、齒輪箱等；輔機：潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、調節(jié)和控制系統(tǒng)等。

離心式壓縮機組的主要控制系統(tǒng)

氣量控制系統(tǒng)（負荷控制系統(tǒng)）：通過控制流量或壓力來實現(xiàn)。

轉速調節(jié)：一般根據(jù)吸入壓力來調節(jié)原動機轉速。如：電機的變頻調速控制；蒸汽透平的主蒸汽閥開度控制。

壓縮機吸入口或出氣口的節(jié)流：調節(jié)加裝在管線上的導向葉片的角度，實現(xiàn)進氣量或出氣量的控制。圖

空壓機入口導葉控制JCSSLZCFCHC電機FV反作用反作用低選器手操器，開車時控制導葉開度離心式壓縮機組的主要控制系統(tǒng)

防喘振控制系統(tǒng)喘振是離心式壓縮機的固有特性。誘因為壓縮機負荷下降，發(fā)生時會嚴重損壞機體。離心式壓縮機組的主要控制系統(tǒng)固定極限流量（最小流量）法：旁路、放空等

可變極限流量法離心式壓縮機組的主要控制系統(tǒng)

壓縮機各段吸入溫度以及分離罐液位控制保證壓縮效率，防止氣體帶液壓縮機的油路控制系統(tǒng)密封油（或密封氣）、控制油、潤滑油系統(tǒng)所對應的油槽液位、密封氣泄漏量、油壓、油溫等的檢測控制和聯(lián)鎖報警。

壓縮機軸振動及軸位移監(jiān)測和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)BENTLY3300、3500，ENTEK6600離心式壓縮機組的聯(lián)鎖保護

聯(lián)鎖的分類（從所起的作用）

啟動聯(lián)鎖：B類聯(lián)鎖，“與”的關系；停車聯(lián)鎖：A類聯(lián)鎖（具備第一故障報警功能），“或”的關系；其它聯(lián)鎖：輔助油泵啟動等。

聯(lián)鎖的實現(xiàn)ESD、PLC系統(tǒng)（包含在主裝置聯(lián)鎖系統(tǒng)中）：機組另配置電子調速器、超速跳閘模塊等保護設備；機組綜合控制系統(tǒng)ITCC：集成防喘振控制、聯(lián)鎖保護、電子調速、負荷調節(jié)等各種機組控制功能。離心式壓縮機組的聯(lián)鎖保護

聯(lián)鎖設計的原則

（故障—安全型）聯(lián)鎖停車回路的發(fā)訊元件（如壓力開關、停車按鈕）在壓縮機正常運行期間，觸點均為閉合狀態(tài)，參數(shù)越限時，觸點斷開。聯(lián)鎖停車回路的動作元件（如電磁閥、繼電器）在壓縮機正常運行時，為帶電勵磁狀態(tài)（閥自身或關閉或打開）。對于直接安裝在油路上的電磁閥，可采取兩閥并聯(lián)的方式；對于安裝在調節(jié)閥氣路上的電磁閥，可采取兩閥串聯(lián)的形式。故障檢測元件盡量采取“三取二”方式（部分參數(shù)“二取二”）設置。聯(lián)鎖系統(tǒng)選用具備容錯、冗余、SOE等功能的系統(tǒng)。停車聯(lián)鎖信號具備第一故障報警功能，故障發(fā)生后，只有待其它聯(lián)鎖信號消失，方可復位。復位按鈕、旁路開關采取動作時觸點閉合的形式。壓縮機組主要的聯(lián)鎖保護回路

啟動聯(lián)鎖：保證機組安全啟動

不存在任何停車條件；潤滑油壓力正常：軸與軸瓦間建立足夠的油膜；潤滑油溫度正常：更好地建立油膜；調速油、動力油壓正常：保證調速系統(tǒng)正常工作；油槽油位正常：保證足夠的潤滑油、調速油等；盤車停止：脫開盤車電機；防喘振閥全開：避免開車過程中出現(xiàn)喘振。其它工藝系統(tǒng)的啟動條件：如進出口閥的打開或關閉。壓縮機組主要的聯(lián)鎖保護回路

停車聯(lián)鎖：避免產生設備及人身傷亡事故軸位移過高：拉傷軸瓦和軸頸、導致轉子與定子元件（如迷宮齒、葉輪）摩擦、碰撞致使其損壞。軸振動過高：機組的大多數(shù)故障均體現(xiàn)在振動異常升高上。設置振動聯(lián)鎖的場合，一般是水平和垂直兩個方向相“與”。部分機組啟動時，需要臨時摘除振動聯(lián)鎖。

轉速過高：避免過高的離心力導致飛車，一般設置為原動機轉速超過額定轉速的10%~15%。潤滑油壓力低：避免高速運動的轉子與軸瓦間摩擦加劇，軸承溫度飛升，燒壞軸承。

壓縮機組主要的聯(lián)鎖保護回路調速油壓力低：防止調速系統(tǒng)動作失靈，造成機組失控。軸瓦溫度過高：避免軸瓦燒壞。密封系統(tǒng)聯(lián)鎖：避免被壓縮氣體通過固定殼體和旋轉軸間隙泄漏。采用油膜密封時，一般設置密封油槽液位低聯(lián)鎖；采用干氣密封時，一般設置密封氣泄漏量高聯(lián)鎖。吸入罐液位過高：防止氣體帶液而損壞葉輪。電機故障：電機運行信號的消失、電機絕緣性能下降、電機軸承（定子）溫度高等。喘振聯(lián)鎖：一般以一段時間內發(fā)生了多次喘振來決定是否停車。

2502X47T2K2C1RSTC0RSTC125052512M200K4K1002514C0T2T2K20T1T1X47M2002516M200C0X48M2012520M201C1X48M2022524M202M1M3M2022555M204M201M2022757YE9PDSX48：聯(lián)鎖復位按鈕聯(lián)鎖停車電磁閥舉例：某壓縮機在連續(xù)10秒內發(fā)生二次喘振，將立即打開防喘振閥，使流量增加以脫離喘振區(qū)。若連續(xù)10秒內發(fā)生四次喘振，機組將采取停車措施。斷開閉合被壓縮氣體緩沖罐PDS＋－喘振的檢測原理壓縮機組主要的聯(lián)鎖保護回路

其它聯(lián)鎖：主要輔助系統(tǒng)的聯(lián)鎖工藝條件聯(lián)鎖：如入口壓力、溫度過低或過高，段間出口溫度過高，出口壓力低或高，進出口閥關閉、相關工藝系統(tǒng)停車等等。輔助油泵自啟動：潤滑油壓力降低到正常油壓的70%~80%時，輔助油泵自動啟動，確保潤滑油壓力系統(tǒng)正常。事故油泵自啟動：原則上由柴油發(fā)電機單獨供電。油路系統(tǒng)報警：如油過濾器壓差高、油槽油位低等。凝汽式透平的相關聯(lián)鎖：真空度高聯(lián)鎖、凝液泵自啟動聯(lián)鎖等。壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)一、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)1、常用檢測參數(shù)振幅：反映機器振動劇烈程度，單位為μm、mil（1mil=25.4μm）；振動頻率：轉速的倍數(shù)頻率，1X、2X、X/2；相角：轉子某一瞬間所在位置；轉速振動形式：時基波形（轉軸位置和水平時間軸的關系曲線）、軸心軌跡（軸截面中心運動軌跡的曲線）；其他參數(shù)：軸承溫度、潤滑油溫度、介質壓力、介質流量等。壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)2、電渦流傳感器系統(tǒng)1）狀態(tài)監(jiān)測傳感器類型：接觸式、非接觸式；2）常見電渦流傳感器型號：BENTLY33005mm/8mm/11mm系列、BENTLY3300XL8mm系列、ENTEK1900系列、Metrix1005、1007系列等。3）電渦流傳感器系統(tǒng)的構成：探頭、延伸電纜、前置器（變送器）；4）工作原理：渦流效應（導體在變化磁場中所產生的感應電流）。H2抵消部分H1，導致線圈阻抗Z、電感L、品質因數(shù)Q發(fā)生變化；選取某一參數(shù)（如：L、Z），經一定的轉換電路可將參數(shù)的變化轉換成電壓輸出；研究參數(shù)與距離間的對應函數(shù)關系，使其構成單值函數(shù)，如：Z=f（ρ、μ、x、ω）壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)5）BENTLY3300XL電渦流傳感器型號簡介前置器：

330180-AXX-BXX

A：總長度和安裝選項；B：批準機構延伸電纜：330130-AXXX-BXX-CXXA：電纜長度；B：接頭保護器和電纜選項；C：批準機構傳感器探頭：部件號–AXX–BXX–CXX–DXX–EXX壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)電渦流傳感器系統(tǒng)特性延伸電纜+探頭長度應與前置器相匹配探頭直流阻抗位于6.95～10.77Ω之間；3300XL前置器到監(jiān)測器≤305米；電渦流傳感器系統(tǒng)只允許單端（現(xiàn)場或控制室）接地；電渦流傳感器系統(tǒng)的線性范圍為2mm（80mils）；電渦流傳感器系統(tǒng)的靈敏度：標準5m、9m系統(tǒng)分別為7.87V/mm（200mV/mil）±5％、7.87V/mm（200mV/mil）±6.5％。壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)6）傳感器探頭的安裝外觀檢查測量直流阻抗靜態(tài)調校：TK3校驗儀、數(shù)字電壓表以測得探頭線性范圍的中點電壓作為安裝的參考電壓（-8～-10VDC）根據(jù)確定的間隙電壓，在正交方向安裝固定兩個振動探頭；測量軸竄量，根據(jù)零點電壓計算遠、近端電壓，根據(jù)此電壓安裝固定軸位移探頭（遠端電壓=零點電壓+竄量*選取的線性范圍平均靈敏度/2；近端電壓=零點電壓-竄量*選取的線性范圍平均靈敏度/2）壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)3、監(jiān)測系統(tǒng)1）BENTLY3300監(jiān)視儀特點：液晶數(shù)字式表頭、通過DIP開關和內部短接片進行組態(tài)設定、4~14個可選位置的框架結構。主要硬件電源模件：3300/12（115、220VAC）、3300/14（DC電源）監(jiān)測器模件：3300/03，對框架中的模件進行報警設定點調整、報警確認復位；連接鍵相位傳感器，為其提供電源；實現(xiàn)框架內各安裝模件的內部通訊等；雙通道振動監(jiān)測器模件（3300/16）：連續(xù)測量兩個軸振動及間隙電壓信號。LED指示燈有OK（綠，常亮，閃爍表示曾經發(fā)生異常）、ALERT/DANGER（紅，常滅，有報警/聯(lián)鎖時，閃爍）、BYPASS（紅，當通道的聯(lián)鎖功能或通道被旁路時，點亮）；具有DIP設定開關及內部跳線。雙通道軸位移監(jiān)測器模件（3300/20）：連續(xù)測量兩個軸位移及間隙電壓信號。軸振動監(jiān)測器的現(xiàn)場接線圖

壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)2）BENTLY3500監(jiān)視儀特點：基于Windows的軟件操作平臺、通過軟件進行組態(tài)設定、卡件可熱插拔、系統(tǒng)可靠性高。主要硬件（前端面板模件+背面I/O模件）電源模件：3500/15（110VAC、220VAC、24VDC可選），半高模塊；機架接口模塊RIM（3500/20）：實現(xiàn)機架與PC之間的通訊、報警確認復位等；監(jiān)測器模件（3500/42M）：四通道，可實現(xiàn)軸振動、軸位移、偏心度、加速度、速度等過程變量的監(jiān)視，同時可對輸入信號設置報警、聯(lián)鎖。四通道繼電器模塊（3500/32）：具有四路繼電器輸出，每路的輸出狀態(tài)由從一個或多個監(jiān)測器模塊送來的報警數(shù)值通過“與”、“或”邏輯判斷后產生。鍵相位模塊（3500/25）：半高模塊，每個模塊可接收兩個鍵相位傳感器輸入，用于獲取數(shù)字鍵相信號、機組轉速。

壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)3500系統(tǒng)組態(tài)簡介組態(tài)步驟：打開組態(tài)軟件→連接PC機與3500系統(tǒng)→上傳缺省組態(tài)文件→修改、設定組態(tài)數(shù)據(jù)→下裝組態(tài)文件并保存→斷開連接主要組態(tài)內容：位號、測量變量類型（振動、位移等）、I/O模件類型、量程范圍、報警/聯(lián)鎖延時時間及是否自鎖等、報警聯(lián)鎖值設置、聯(lián)鎖動作邏輯設定等。日常使用：監(jiān)控實時運行數(shù)據(jù)及系統(tǒng)狀態(tài)、回路聯(lián)校、報警/聯(lián)鎖旁路等。連接上傳下裝選擇/設定槽路對應模塊設定報警聯(lián)鎖值設定位號對選中模塊進行詳細參數(shù)設置壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)3500系統(tǒng)配置實例壓縮機內止推瓦外止推瓦推力盤VT88502BZT88551AZT88551BZT88551C徑向瓦VT88502AZT88501AZT88501BZT88501CVT88501BVT88501AVT88551BVT88551AVT88552AVT88552B蒸汽透平KM885513500/15

DC24V電源模塊3500/20

機架接口模塊接地模塊3500/42M監(jiān)測器模塊

CH1：VT88551ACH2：VT88551BCH3：VT88552ACH4：VT88552B3500/42M監(jiān)測器模塊

CH1：VT88501ACH2：VT88501BCH3：VT88502ACH4：VT88502B3500/42M監(jiān)測器模塊

CH1：ZT88551ACH2：ZT88551BCH3：ZT88551C3500/42M監(jiān)測器模塊

CH1：ZT88501ACH2：ZT88501BCH3：ZT88501C3500/25鍵相位模塊CH1：KM885513500/32四通道繼電器模塊

CH1：ZS88551CH2：ZS88501

壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)4、軸振動/位移異常原因1）機械/工藝原因：修理不足，引起瓦塊間隙增大；轉子不平衡、轉軸彎曲；機組潤滑不良；油膜振蕩（如潤滑油帶水）；介質帶液；葉輪結焦、結垢且分布不均（導致轉子不平衡）；壓縮機憋壓；喘振等。2）儀表原因：探頭磨損；接頭松動或接觸不良；間隙電壓過低或過高；電磁干擾；三芯電纜屏蔽層對地；探頭、延伸電纜破皮；系統(tǒng)或卡件死機。3）儀表檢查處理步驟：檢查探頭直流阻抗；檢查間隙電壓；緊固、清洗延伸電纜及前置器等各個連接處；檢查電纜等的屏蔽接地情況；對于卡件或系統(tǒng)的死機需要在摘除相關聯(lián)鎖后對系統(tǒng)、卡件停電重啟。一般探頭和前置器的檢查可采取“替換法”。壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)二、電子調速系統(tǒng)組成：一次測量元件、電子調速器、電液轉換器、調速閥等Woodward505E電子調速器硬件：電源卡、存儲器卡、速度信號輸入模塊（兩個無源磁性探頭MPU輸入的頻率信號高選）、執(zhí)行器驅動模塊（4~20/20~160mA→E/H）、模擬量輸入/輸出模塊（各6個）、開關量輸入（16個）/輸出（8個）模塊、串行通信模件

轉速設定點塊SHPPLP比例／限制器低選器高選器I/HI/HDroop電液轉換器LP閥限制器PID升速降速遠程設定允許遠程轉速設定遠程設定4~20mA高選器抽汽設定點塊DroopPID抽汽設定值升高抽汽設定值降低取反抽汽信號4~20mAHPLPSESEFTDCSFT抽汽止回閥冷凝器HSSCFTTTVSSHP閥LP閥壓縮機HP閥限制器電液轉換器505E電子調速器

轉速＝（頻率／齒數(shù)）*齒比*60HP、LP存在耦合關系，單獨改變一個開度，對透平轉速、抽汽量等均產生影響反作用，轉速低于設定值時，控制器輸出增加，開大HP閥和LP閥正作用，抽汽量高于設定值時，控制器輸出增加，開大LP閥，關小HP閥。壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)軟件上主要的需組態(tài)程序模塊透平啟動模塊：選擇透平的啟動方式（手動、自動或半自動）等。

速度控制模塊：是否使用第2路速度輸入、故障轉速數(shù)值、PID參數(shù)等與轉速控制有關的信息。速度參考模塊：調速器的轉速控制范圍、是否使用遠程設定、超速跳閘值等。抽汽控制模塊：抽汽信號的單位/量程；回路的PID參數(shù)；回路的正、反作用形式等抽汽控制的有關數(shù)據(jù)。透平特性參數(shù)模塊（比例／限制器）：選擇LP、HP的解耦方式，確定控制中是轉速優(yōu)先還是抽汽優(yōu)先等。執(zhí)行器輸出模塊：輸出采用何種電流方式，執(zhí)行器發(fā)生故障時505E是否停機等。I/O模塊：組態(tài)AI/AO/DI/DO的各通道是否使用，若使用，表示何種功能及量程范圍等。

壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)三、超速跳閘保護系統(tǒng)Protech203作用：避免調速器等控制設備失效造成透平失控，需單獨設置組成：三個構造相同、相互獨立的轉速傳感單元組成

表決器中間繼電器各單元聯(lián)鎖繼電器的輸出通過一個“三取二”硬件表決器送出一般采用失勵跳閘型壓縮機組常用的監(jiān)控系統(tǒng)四、汽輪機一壓縮機組集成綜合控制系統(tǒng)ITCC代表產品：