空分K4902加载故障原因分析和技改方案.docx

湖北化肥2015年专业技术论文 空分K4902加载故障原因分析及技改方案 黄义彬（中石化湖北化肥厂仪表车间）摘要：我厂空分装置仪表空气压缩机K4902，担负着提供全厂仪表空气补充，保障装置运行的重要任务。由于我厂仪表空气用户越来越多，仪表空气压缩机K4902的正常加载运行，就显得越来越重要。本文从仪表控制的角度对影响K4902正常加载的异常因素进行分析，并提出解决的技改方案。关键词： 加载 双轴容积 容调控制 反比例阀 1 前言我厂空分装置采用的是上海斯可络螺杆空气压缩机，于2005年煤气化装置建设时配套安装。它为我们湖北化肥所有新旧装置提供仪表空气补充，保障生产装置的正常运行。同时在装置检修时，肩负着提供检修必备空气的任务。其位号为K4902A/B，共两台一主一备。空压机的加载是指空气压缩机启动后，进气阀打开，压缩机转为重车状态，并向外提供正常压力范围的仪表压缩空气。由于我厂装置的不断扩大，自动化装置需要的仪表空气流量越来越大，K4902A/B做为仪表空气的重要补充运行装置，它的正常加载，已关系到我厂整个装置的稳定运行。2 K4902加载故障原因分析K4902压缩机采用微油螺杆式压缩机，它是一种双轴容积式回转型压缩机。其工作过程是：电动机380V交流电机经联轴器、增速齿轮带动主转子。主副转子相互咬合旋转。润滑油经喷嘴直接喷入转子间并与空气混合，带走压缩机转子弹热量。同时在转子间及机壳缝隙产生油膜，保证其润滑，减少高速压缩的噪声。气体在缸内的压缩输出分四个阶段：吸气过程、封闭及输送过程、压缩和喷油过程、排气过程。K4902压缩机采用三菱PLC逻辑控制器对现场仪表设备集成控制，实时采样压缩机的输出空气压力和温度，控制压缩机启动加载减荷，并在线监测压缩机的各种停机故障和堵故障，自动输出应对安全控制措施。其仪表控制流程图如下：图1 K4902压缩机仪表控制流程图操作人员启动压缩机，压缩机在空载情况下，进气测形成高度真空，润滑油在差压下进入压缩机内润滑。随后电磁阀（20）带电，驱动加载阀全开，泄放阀（21）全关。油桶内压力迅速升高到0.450.50Mpa后，压力维持阀打开，空气输出到管网。K4902在安装投用后经常遇到无法加载或者加载负荷不能调节的故障，严重影响了装置的稳定运行。从仪表控制的角度，我认为其原因有以下几方面。21仪表零部件故障从仪表控制流程图中可以看出，伺服气缸（6）、两位三通电磁阀（20）、泄放阀（21）、梭动阀（25）均是控制气路上决定加载阀开关动作的重要部件。伺服气缸漏气或者卡涩，会直接导致进气阀打不开，压缩机无法加载。两位三通电磁阀带电后不正常切换，则伺服气缸因无输入气信号而不动作，也导致进气阀打不开。泄放阀为气动滑阀式，如果压缩机启动后，滑阀卡涩不动作，油气桶内压力长排到空气入口，会导致空气压力不能正常上升，压力维持阀无仪表压缩空气输出。梭动阀（MAX）卡涩不切换，会导致两位三通电磁阀入口无气源，加载阀也打不开。我们对有故障的仪表零部件进行拆检，发现气路长期带水带油严重，是导致其故障的主要原因。22仪表控制管路故障查看去年全年K4902的运行情况，统计其管线故障如下表：表一 K4902控制管线故障统计表控制管线故障原因故障次数故障百分比（%）管线接头松脱16.7管线堵塞640.0管线断裂853.3从上表可以看出管线断裂和堵塞是频发故障。对其展开分析如下：图二 管线故障原因分析从上表可以看出，原机组采用塑料材质气源管线并穿行在机组内地面上，是导致管线故障的主要原因。同时，其出口空气带水带油严重，也是需要改进的部分。23反比例阀未正确设定 反比例阀是螺杆压缩机自动调节的重要部件。反比例阀输出信号到伺服气缸，对进气阀的进气量进行控制。主要目的是实现压缩机的容调控制。当仪表空气管网压力上升，达到反比例阀设定值时，其控制的流经控制气量逐步减少，使进气阀倾斜角度变小从而减少进气量。随着进气量的减少，系统压力逐步降低，当低于反比例阀设定值时，进气阀倾斜角度稳定不动，容调动作结束，等待下次的系统压力上升。反比例阀的调节，顺时针是增大通气量，逆时针是减少通气量。如果，反比例阀设定压力调整不合理，压缩机就会异常加载。3 技改方案通过以上的原因分析，我们找到了造成K4902加载故障的主要原因。并从以下三方面进行改进，彻底解决加载异常的故障。31控制气路引入洁净空气我们在两位三通电磁阀进气管线串联一个ASCO电磁阀，引入外部洁净仪表空气。新增电磁阀的切换由新增仪表开关（220VAC）控制，“开”位电磁阀得电，“关”位电磁阀失电。原两位三通电磁阀启动压缩机后常带电。改造后的控制气流程如下:ASCO电磁阀两位三通电磁阀来自梭动阀控制气来自仪表空气管网去反比例阀和泄放阀514236图三 控制气路技改方案启动K4902之初，管网系统里压力很低，这时将新增仪表开关切换到“开”位，ASCO电磁阀处于得电状态，3-2通，6-5通，控制气路使用梭动阀过来未充分过滤油份水份的压缩空气。当外部仪表空气管网压力上升到 0.2Mpa以上时，立刻将开关切换到“关”位，ASCO电磁阀处于失电状态，2-1通，洁净空气通过两位三通电磁阀的6-5进入加载阀控制气路，从而保障了伺服气缸（6）、两位三通电磁阀（20）、泄放阀（21）、梭动阀（25）等仪表零部件可以使用洁净的仪表空气，确保其工作的长期稳定，同时管线带油带水问题也彻底解决。32控制气路整改我们针对目前压缩机振动大，工作环境潮湿的现状，将原塑料管线全部更换为8mm不锈钢材质仪表管线。其安装是先从气动部件配管至压缩机箱体内顶，再沿箱体内框边缘延伸至信号接头，整个管线在箱体内大至呈“几”字形走向。这样，即保证了检修人员不会误踩管线，也使油水污物不会在控制管线中集结。33根据管网压力需求细调反比例阀开车状态和检修状态时的用气量要求不一样。开车状态，K4902是给仪表空气管网补充流量；检修时，K4902是仪表空气管网主要供气设备之一。因此反比例阀的设定值不能同一而论。我们与工艺人员协助，多次实验确认，认为开车时反比例阀设定值0.8Mpa；检修时反比例阀设定值0.75Mpa是合理的。调整时，将反比例阀旋钮拔起，按顺时针是增大通气量，设定值降低，逆时针是减少通气量，设定值上升的规律反复调整。调整最终目的，需达到当工况压力值刚超过设定值，进气阀就开始关闭。然后，要求工艺从放水阀逐步泄压，观察进气阀什么时候开始打开。如果空气压力比设定值低.1Mpa进气阀就全开，则符合调整要求，否则按相反的方向调整四分之一到二分之一圈，再反复调整。总之，反比例阀的调整需要在工艺人员的配合下，现场对照进气阀的开度，多次仔细揣摩观察，参与调整的仪表检修人员需要有足够的耐心。4 结束语2015年通过仪表检修人员的不懈努力，逐步实施完成了上述技改方案，消除了K4902A/B加载运行在仪表控制方面的隐患。目前，该机组运行稳定，已为即将开车的煤锅炉自控设备提供洁净稳定的压缩空气。参考文献1 上海斯可络压缩机有限公司. 螺杆空气