辅机间空压机顺控系统的改造

2022-08-04吴军

科技与创新 2022年15期

吴军

（山西兰花大宁发电有限公司，山西晋城048000）

空压机即空气压缩机，是一种用以压缩气体的设备。本改造涉及到的空压机是一种活塞式空压机，其压缩元件是一个活塞，在气缸内做往复运动。空压机是气动系统的核心设备，是压缩空气的气压发生装置。空压机主要用于气动工具、气动阀门、仪表控制及自动化装置等。

1 背景

山西兰花大宁发电有限公司35 MW 煤层气发电项目采用燃气-蒸汽联合循环发电工艺，总装机容量35 MW，由8 台单机容量4 MW 的TCG2032V16 燃气发电机组和1 台3 MW 快装凝汽式汽轮发电机组组成。燃气机组启动由气动马达冲转完成，启动过程中，A、B 两侧燃气管道上的速关阀的开启，均由压缩空气驱动。为了保证燃气机组的正常启动和运行，在燃机厂房旁的辅机间内安装有2 台空压机和8 台储气罐给燃气机组提供压缩空气，不仅如此，平时清理燃气和空气滤网也用压缩空气完成。

辅机间2 台空压机中1 台为捷豹空压机，1 台为汉纬尔空压机，2 种空压机的控制方式不相同。捷豹空压机启停为自动控制，由压力开关实现。启动开关为1个转换开关，当转换开关闭合时，空压机根据压力开关实现自动启停，如图1 所示。

图1 捷豹空压机自动控制原理图

汉纬尔空压机启停分为手动和自动控制，自动控制由1 块装于空压机出口的电接点压力表完成，如图2所示。

图2 汉纬尔空压机自动控制原理图

由于2台空压机自动控制方式由不同的元件完成，压力开关与电接点压力表的精度略有差异，2 块表计的工作原理也不一样，在实际使用过程中，电接点压力表使用不理想，经常发生压力低于设定值时指针不吸合情况，导致汉纬尔空压机不能自动启动；或者指针吸合后，无法分离，导致汉纬尔空压机自动启停不正常。运行时，经常发现压缩空气压力低时汉纬尔空压机未自动启动而捷豹空压机长时间运行。一段时间下来，2 台空压机的运行时间经常性地相差很大，并且，还会出现燃机频繁启机时，压缩空气压力下降太快，无法满足高频率启机要求。

在这种情况下，就急需一种更精确的控制装置，能同时控制2 台空压机的启停并且可靠性高，同时还能随时调整2 台空压机的启动顺序，保证它们的运行时间大致相同。

2 辅机间空压机顺控系统的改造方案

2.1 方案简述

鉴于2 台空压机的运行情况和实际生产状况，本着“节约成本，改动最少，可靠性高”的原则，对2台空压机进行控制系统方面的改造。

空压机改造方案为：在2 台空压机出口的母管上安装1 台压力变送器[1]，检测母管压缩空气的压力。再安装1 台压力测控仪，接收压力变送器采集的压力信号，在压力测控仪中设置2 个低限报警点AL 和ALL，分别为2 台空压机的启动值。然后在压力测控仪中设置1 个高限报警点AH，作为2 台空压机的停机值。并且，将原有的电接点压力表和压力开关更换成弹簧管耐震压力表，显示2 台空压机出口的压力值，作为母管上压力变送器的对照，以此判定压力变送器的运行情况。通过在压力测控仪中对低限报警值的设定，从而控制2 台空压机的启动顺序，实现2 台空压机的顺序启动，如图3 所示。

图3 辅机间空压机顺控系统的改造示意图

在图3 中，PI 表示就地压力表、PT 表示压力变送器，压力测控仪安装于控制柜内。

这样改造后，不仅可以根据空压机的运行情况，随时改变2 台空压机的启动顺序，避免单台空压机运行时间过长；同时，由于压力测控仪及压力变送器的使用，很大程度还提高了系统运行的可靠性。

2.2 具体实施方案

辅机间空压机顺控系统改造，主要是增加了1 套控制系统来集中控制2 台空压机的启停，以保证2 台空压机的运行时间，同时进一步提高系统运行可靠性。

2.2.1 压力测控仪、压力变送器及压力表的安装

在2 台空压机出口压缩空气母管上安装1 台0～6 MPa 的电容式压力变送器，实时采集压缩空气母管的压力；在辅机间空压机旁的墙面上安装一面控制柜，在柜门上安装1 台型号为CH6 的压力测控仪，在柜内安装1 个空气开关FS1。然后，用电缆将空气开关、压力测控仪和压力变送器连接起来。

空气开关FS1 作为压力测控仪的电源开关，为其提供220 V 交流电源。压力测控仪用SXY 表示，型号为CH6 型，是一种数字显示仪。压力测控仪有1 组模拟量信号输入端AI，接收压力变送器的信号；有1 组24 V 直流电源输出端，为压力变送器提供电源；有4组报警输出端，分别为ALL、AL、AH、AHH。

当合上FS1 开关后，压力测控仪、压力变送器开始工作。紧接着，在压力测控仪中设定好压力变送器的量程、信号类型、显示位数等，即可正常显示压力。在2 台空压机出口处分别安装1 块耐震压力表，型号为YN-100，0～6 MPa，用于显示2 台空压机出口的压力实时值。

2.2.2 空气开关、中间继电器安装

在控制柜内依次安装4 个空气开关，分别为FS2、FS3、FS4、FS5；再安装4 个继电器[2]，分别为KA1、KA2、KA3、KA4。然后将继电器与空气开关按图4的方式用1.5 mm2单芯软铜线连接起来，组成中间继电器回路。

图4 继电器与空气开关连接图

如图4 所示，中间继电器回路主要是将压力测控仪的输出信号传输给2 台空压机，同是也是一种隔离电路，将空压机的控制系统与压力测控仪进行隔离。

2.2.3 1 #空压机（捷豹）控制回路改造

捷豹空压机（1#空压机）控制回路改造，主要是拆除原来的压力开关，将1#空压机的自动启停信号YL1、YL2 两个端子用型号为KRVVP 2×1.5 mm2的电缆与控制柜内KA4 继电器的13#、14#端子进行连接，如图5 所示。

图5 1#空压机自动启停连接图

如图4、图5 中所示，用KA1、KA4 继电器控制1#空压机的自动启动，用KA3、KA4 继电器控制1#空压机的自动停止。1#空压机投运时，依次合上控制柜内的空气开关FS2、FS4、FS5。然后，在压力测控仪中设定AL 和AH 报警值。当压力值低于设定的AL低报警值时，KA1 继电器吸合，同时KA1 的常开触点（43、44）闭合，导致KA4 继电器也同时得电吸合，KA4 继电器的常开触点（13、14）闭合，1#空压机启动。当压力值继续上升，达到设定的AH 高报警值时，KA3 继电器得电吸合，同时KA3 的常闭触点（31、32）断开，KA4 继电器失电复位，KA4 继电器的常开触点（13、14）复位变为断开状态，1#空压机停机卸载。

2.2.4 2 #空压机（汉纬尔）控制回路改造

2#空压机控制回路改造，主要是改造自动控制方面，手动控制保留。将2#空压机的自动启动信号（25#、20#端子）和停机信号（20#、24#端子）用型号为KRVVP 4×1.5 mm2的电缆分别与控制柜内KA2 和KA3 继电器的13#、14#端子连接，如图6 如示。

图6 2#空压机自动启停连接图

如图4、图6 中所示，用KA2 继电器控制2#空压机自动启动，用KA3 继电器控制2#空压机自动停止。2#空压机投运时，合上控制柜内的开关FS3、FS4，然后，在压力测控仪中设定ALL 报警值，AH 值不再设置。当压力值下降到设定的ALL 报警值时，压力测控仪的ALL 报警触点动作，KA2 继电器得电吸合，KA2继电器的常开触点（13、14）闭合，2#空压机自动启动。当压力值上升到AH 高报警值时，KA3 继电器得电吸合，同时KA3 继电器的常开触点（13、14）闭合，2#空压机停机卸载。

3 改造后的空压机控制系统组成

改造后，2 台空压机的自动控制均由压力测控仪来完成，压力测控仪会将采集到的压力实时显示在面板上，即PV 值，根据设定的AL、ALL、AH 报警值来控制2 台空压机的自动启停，从而控制2 台空压机的运行时长。

4 改造后的空压机控制系统创新点

2 台空压机自动控制系统经改造后，运行情况更稳定。相对于原有系统，改造后的控制系统在多个方面都有创新。首先，空压机运行时间更均衡。可根据运行情况，随时改变2 台空压机的启动顺序，调整其运行时间。其次，降低设备维修成本。改造后，2 台空压机运行时间比较均衡，不会造成某一台空压机长时间运行而损坏，在一定程度上降低了因设备损坏而产生的维修成本。最后，提高了系统可靠性。压力变送器精度等级高，采用电流信号传输，抗干扰能力强。压力测控仪选用新一代成熟的数显设备，平均故障间隔时间大于120 万h，工作可靠。继电器选用固态继电器，工作稳定。因此，整个系统的可靠性得到很大提高。