大型空分装置的空气透平压缩机自动控制
Final revision by standardization team on December 10, 2020.
大型空分装置的空气透平压缩机自动控制
作者：赵阳
近几年来，空分装置的规模越来越大，内压缩流程已成为主流工艺。其配套的空气压缩机（包括内压缩用的增压压缩机）的规格也随着增大，国内原有的产品已难以满足需要，因而大型空分装置的透平压缩机（包括增压机）大部分从国外进口。我公司已经进行了多套不同厂商的大型压缩机的控制设计和调试，现将有关控制的情况和心得介绍如下。
1、控制原理
透平压缩机的基本控制要求是在保证安全平稳运转的前提下充分利用压缩机允许的工作区，让机组工作在工艺要求的压力和用量变化范围内（如变负荷时的调节和空分装置吹扫时压力和用量的调节），工况稳定可靠，操作方便，自动化程度高。压缩机的工作状态尽可能地对操作人员透明，便于分析和操作，有较长的历史趋势可查。
2、控制实施方法
根据项目要求的不同，压缩机可以有不同的控制实施方法，一般为以下两种：
（1）压缩机机组由机组自带的控制系统（一般为PLC）控制，采用通讯的方法，将机组的主要参数传送到DCS，在DCS操作站上仅仅进行显示，达到监察的目
的。
这个做法的优点是控制由厂商完成，一般比较成熟，设计联络工作量小，设计
方风险小。PLC的扫描速度快，对保护有利。缺点是PLC的安全可靠性不如
DCS，人机界面较差，机组工作状态对操作人员透明程度低，用户难以深入了
解和理解控制方案，现场修改困难，历史趋势记录功能较差。
有的厂商采用的是自己开发的控制器，而不是通行的PLC系统，其价格便宜，
人机界面更差，且卡件损坏后购买困难，通讯故障也较多。
（2）压缩机只配备必要的现场仪表、探头和传感器，现场不设机旁仪表盘，由中控室DCS控制整个机组（即我们所说的裸机进口方式），以充分发挥DCS系统的
功能和优势。
该方法设计联络工作量大，由于外商提供的图纸和资料常常不能完全满足设计
方的需要，因此该方法要求设计人员熟悉压缩机的原理、性能和操作过程。由
于控制由我方完成，因此控制方案可以在设计组态和调试过程中不断修改，可
以做得非常完善。特别是人机界面非常友好和清晰，对于好的DCS系统，可以
做到控制线、喘振线、工作点、控制点和喘振点随着各级入口温度、机组入口
和出口压力的变化自动补偿并动态显示（如图1中的1、2、3点）。操作工对
机组的运行状况如工作点位置、控制点位置、喘振点位置一目了然，且对起动
过程中过程各参数的变化心中有数。历史趋势记录功能极强，便于分析起动过
程和故障，实时修改控制参数或控制方案。
与主压缩机相比，增压机与工艺过程联系得更紧密，有些参数在调试过程中要
经常改动，所以增压机的控制在中控室DCS系统上实现更为必要。
中国空分设备公司成套的大型压缩机的控制大部分采用这种方法。
图1 特性曲线图
3、大型透平压缩机的主要控制内容
3．1基本控制
根据空分工艺的要求，主压缩机出口压力往往采用恒压控制（恒压或恒流控制，究竟采用哪一种方式，还需进一步讨论），内压缩流程中用到的增压机根据流程的不同或采用恒流控制或恒压控制，这是机组最基本的工艺控制。其余的控制如防喘振控制、电机过载保护控制、起动和事故连销保护控制等均是为了机组的安全运行而设。
无论恒压控制还是恒流控制，控制的第一对象都是入口导叶（电机拖动，转速不变时）。见图2和见图3
注：出口压力测点在压缩机考核完毕后，可采用空气进空冷塔前的压力测点。
注：有的压缩机厂商采用入口缩接处的压差或电机电流来取代出口流量。
在吹扫或工艺需要时，可以改变调节器的设定值，很容易地获得给定的压力或流量，并使其始终处于自动控制状态，防喘振控制回路不需做任何修改也始终处于，防喘振控制回路不需做任何修改也始终处于自动监控状态。
3．2防喘振保护控制
如因操作不当或设备管道故障，压缩机会发生喘振，可能会严重损坏机组。因此防喘振控制是一个重要的安全控制，目的是使工作点始终处在限定的范围内，而不进入喘振区，以确保机组的安全运行。它的保护范围为机组的整个工作范围。
它综合考虑了压力（压比）、流量、加上入口温度和各级间入口温度的补偿，形成了一个设定值。该设定值随着上述各参数的变化而自动变化流量来调节。正常时放空阀（或回流阀）全关，由于某种原因，工作点进入控制线，放空阀（或回流阀）开始快速打开，流量啬，使工作点又离开控制线。只要故障存在，工作点就始终在控制线左右移动，但工作点始终不会进入喘振区。故障消除后，工作点将离开控制线，恢复到正常位置。
一般来说主压缩机防喘振控制的对象是放空阀，增压机防喘振控制的对象是回流阀。
喘振的一般情况
喘振时压力和流量周期性大幅度变化，进一步可能会产生流量的反向，由此引起过大的轴振动，轴位称和发热，造成轴承、密封、叶轮和转子的损坏。即使没有明显的危险发生，机组工作寿命和效率已降低。
图4是喘振时流量起伏周期变化的过程。由于排气量的减少，工作点在特性曲线上由点1移至点2，排气压力升高，点2表明压力达到了最大值，同时也达到稳定极限。由于气流的倒流，引起了由点2至点3的突然变化。流量方向的改变迫使排队压下降，工作点移至点4。此时由于叶轮处又达到了预先的工作状态，一个突变又产生，工作点又移到点1处。如果没有及时的调整，喘振循环将再次开始。
3.2.2特性曲线族
无论是入口导叶控制还是变转速控制的压缩机，基本上都有相似形状的特性曲线，如图5所示。
防喘振控制概念
对应于某个工况，喘振可以用在任何时刻保证有一个最小流量来避免，否则必须打开放空阀或回流阀以补充这个流量差。防喘振保护控制也不能过早地动作，否则将引起能量的损耗，为此控制方案必须精心设计。
从控制技术观点讲，最感兴趣的是系统的动态特性。喘振发生得非常快，目前还没有在价格上可以接爱以的工业仪表来直接测量喘振，控制系统必须能识别喘振极限线有否被越过。为此，通常人为地在喘振线右侧设定一条控制线，其形状与喘振线一致，但与控制
线相距5%~8%的流量量程值。该距离越小，放空阀打开的机会就越少，能量损失越少，但对控制系统、阀门的响应时间要求越高。该距离越大，放空阀打开的机会就越大，越能保证机组的安全，但能理损失越大。
当空压机紧急停车时，一般要求放空阀或回流阀从全关到全开的时间大约在1s~2s，高性能的阀门大约在秒。只要很少的开度就中以保证压缩机恢复至稳定可靠的工作状态。从全开到全关，由于需要克服流体阻力约需10s，不能太快，以求平稳。
控制系统应选用数字式控制系统，如DCS系统、PLC系统或单回路调节器。如用DCS系统，需注意扫描速度，与防喘振控制有关的控制回路的扫描时间应尽可能得短（如250ms 或更短），从安全的角度来讲，也需适当加大控制线与喘振线的距离。如用PLC系统，建议每一机组单独用一个PLC控制器，否则，如一个PLC控制器控制的内容太多，特别是模拟量处理太多，其扫描速度也将变得缓慢。在组态完后，要检查扫描时间。
在与国外压缩机厂商第一次接触时，他们往往会强调控制系统的扫描时间不大于
50ms~100ms，但他们又承认DCS系统可以控制他们的机组。只要经过讨论，以下方案他们也会同意：在DCS系统上防喘振控制用的功能块选用250ms扫描时间，并且适当加大控制线与喘振线的距离（如采用8%）。多次实践证明，这样的考虑是成功的。
各级入口温度的变化对喘振线的位置有很大的影响，控制上必须考虑各级入口温度和变化的补偿。图6为某一压缩机入口温度对特性曲线的影响示意图。入口温度越高，喘振线越右移，压缩机的工作范围减小。入口温度从-190C到+320C或者+420C，其影响可达百分之几。
特性曲线上可以定义出喘振线和控制线，这些特性曲线首先由压缩机厂商给出理论曲线，在工厂试车或现场试车时再进行修正。有的厂商仅给出特性曲线图及入口温度补偿公式，
设计组态者要根据特性曲线及温度补偿补偿公式自己综合出一个公式；有的厂商直接给出特性曲线的公式，组态后在现场进行修改和调整。
防喘振用的流量控制器的测量值来自出口流量变送器，它是一个外给定的调节器。外给定的值来自上述代表防喘振控制用的控制线的综合公式，也就是说，该流量调节系统的给定值是随着入口压力和温度、节间温度、出口压力和温度的变化并按照一定的关系而变化。在工况正常时，工作点远离控制线，如图1中的点1，此时调节器迫使放空阀或回流阀关闭。当由于某种原因流量变小，因为恒压调节的作用，工作点将沿着图1中虚直线向左移动，当移过控制线上点2时，即防喘振流量调节器的测量值小于设定值时，该调节器开始有输出，防喘振放空阀（或回流阀）开始打开；适当调整该调节器的P、I参数，使调节器有大的放大倍数和灵敏的反应能力，缺少的流量值可以瞬间得到补充，工作点向右移动，离开控制线，以保证工作点不进入喘振区。只要故障存在，工作点就在控制线上的这一点（控制点）左右来回移动；故障消除后，工作点向右移到工况需要流量的正常工况点上。
防喘振阀的选型
防喘振阀是防喘振控制的唯一执行机构，也是连锁保护的重要机构。在选型时要注意：
（1）在电磁阀失电时，阀从全关到全开的时间小于1S~2S，最好是小于。仅仅将电磁阀装于紧靠阀门膜头处的方法不一定能达到这个要求。应该在气路上采取措
施，使用大口径的单向节流阀（注意该阀的动作压力应与阀门的膜头控制气信
号一致，目前国内可能还没有这种规格的阀），且在阀门选型时最好选用反作
用气差式执行机构，以利用阀芯本身的重量加快阀门打开。
（2）阀的特性应选用直线型。在防喘振调节器刚开始作用时，即阀处于小开度时，相对流量值的变化可大些，有利于喘振一开始就被快速地克服。
（3）认真考虑好该阀门的允许差压，即选好执行机构和通径。
（4）正确选择该阀门的汇漏等级
（5）阀门的通径一般应满足全量放空的要求
流量孔板（或喷嘴）安装注意事项
我们认为对于作为单机购买的并采用中控室DCS系统控制的压缩机，应该配置流量测量用的仪表，如孔板或喷嘴（如文丘里管子）等，它用于单机试车和考核以及防喘振保护。但这样的设置将增加阻力损失，能耗增加。如不设流量测量装置，在签定合同时，应约定以后单机试车和考核的办法。
各个压缩机厂商对流量孔板（有的厂商利用入口处变径管大小两端处的差压，根据自身的经验转化成入口流量）的设置位置是不一样的，有的设置在入口处，有的设置在出口处，有的不设流量测量元件而用电机电流来代替。
入口处设置孔板，孔板前后直管段的要求容易满足，可避免由于安装备件不满足而引起的测量的偏差。但孔板尺寸相对较大，且由于内部气量的泄漏，不利于正确考核出口流量。出口处设置孔板，孔板相对较小且正确地反映了出口流量，利于机组的考核和验收。但是特别要注意的是，由于是安装在压缩机的出口处，被压缩的空气流动状态相当紊乱，如孔板前后的直管段仅仅满足较低的要求（如前10D后5D），孔板前后的差压会有较大的波动，也即出口流量值波动较大，如不采取措施，甚至会严重到既不能进行流量的考核，也不能进行防喘振的控制。压缩机为了防喘振的需要，一般又对出口放空阀到机驵出口端的
最大距离作出限制，以限制气体容量。利于气体迅速放空，因此孔板的前后直管段基本上只能最大到17D左右。为了克服这个矛盾，建议在孔板直管段前啬整流器，此方法对于稳定气流、减小孔板前后的差压波动既经济又实用。
用电机电流代表出口流量避免了上述流量测量的波动，测量值比较平稳。但如无流量测量孔板，将无法直观地了解机组的排出流量，无法进行机组的事实上考核。如采用空分装置中的进冷箱的空气流量孔板进行考核，单机考核时间要扒迟，且因为存在着空气的切换损失和设计制造的责任界区争工，这个方案实际可操作性很差。电机电流与排出流量存在一定的对应关系，但对于一些特定的情况（如级间短路时）又不一定有对应关系，此时又显得不尽合理。供应厂商往往不提供电流与流量的关系图，在DCS系统组态时将不能进行机组特性曲线的动态特性显示，人机操作界面很差。
电机过载保护
为防止电机过载，设置了电机过载保护。当电机电流超过额定时值时，电机过载保护调节器开始与原出口压力调节器同时迭加在一起，调整主压缩机入口导叶的开度，保护电机不过载。对于组合式压缩机（即主空压机和增压机组合成一台压缩机），因为增压机的负荷只占压缩机总负荷的小部分，所以电机过载保护只可调节压缩机入口导叶。对于主压缩机和增压机各自独立的机组，则主压缩机和增压机均应设置独立的电机过载保护。
出口压力过高保护控制
对于恒压控制的压缩机，当由于某些原因，入口导叶开度的调整还不能使出口压力稳定在设计值而继续升高并达到某一值时，出口压力过高保护调节器开始起作用，与原防喘振调节器一起调整放空阀（回流阀）的开启保护出口压力不再升高。增压机同样设置了出口压力过高保护控制。
起动联锁逻辑
只有在相关的工艺或机械条件全部满足后，机组才能投入运转，因此必须设置起动条件逻辑的判断。在这个逻辑里，通常还包括了油压联锁逻辑即副油泵的自动起动逻辑以及轴振动联锁在起动过程中的解除。我们通常应用测振仪的报警三倍增功能，在起动过程使机组的振动或位移既在安全监控范围内又能顺利地渡过临界区，完成起动过程。
停车联锁或卸载逻辑
出现任何一个重要的工艺参数超限或机组故障时，将紧急停车，以确保机组的安全。事故停车后再起动时，必须经人工确认。停车逻辑的结果是电机停车，放空阀（或回流阀）快速全打开，主压缩机入口导叶全关，增压机入口导叶在最小位置。
在空分装置预冷系统或分子筛纯化系统发生故障时，联锁的动作是卸载，即放空阀（或回流阀）全开，主压缩机和增压机入口导叶均在最小位置（注意：不是全关位置），电机不停车。
机组正常停车的卸载、卸压和停车操作由操作员在中控室DCS上实现。
机组的自动起动
大部分机组的起动采用由操作工手动操作入口导叶和放空阀（或回流阀）再操作输送阀的方式。但有的用户或机组厂商为了尽可能地避免人为的操作，即避免误操作、减小操作强度，要求采用自动起动机组的方式。在自动起动时不允许人为操作，仅当起动完成或机组已投入正常运行后，操作工可以进行卸载、卸压的操作，即：入口导叶只能在原来的开度基础上进行关小操作，放空阀（回流阀）只能在原来的开弃基础上进行开大的操作。在操作时，有时确实会发生极偶然的误操作，限制操作长只能向安全方向操作是有实际意义的。
机组自动起动包括主压缩机的自动起动，主压缩机在卸载后的自动恢复（加载）境压机的自动起动和增压机在卸载后的自动恢复（加载）。
现在以云南铜业股份公司16000M3/H空分装置的复合型空压机为例，介绍自动起动的技术参数。
机组不设机旁控制柜，由中控室DCS控制系统实现全自动起动，即在电控柜按下同步电机起动按钮，电机由变频起动器起动，在规定的时间达到同步转速，起动完毕并发出允许加载信号后，压缩机自动开始加载。
根据空分装置的工艺要求，机组的出口压力采用了定值控制，即主压缩机出口压力控制在，增压机出口压力控制在。
空分生产需要的流量由调整主压缩机的送气阀和增压机的送气阀的开弃来调节。
自动起动的工艺技术参数
（1）自动起动时间：约6分钟
（2）自动起动控制的对象：1、主压缩机的入口导叶和出口放空阀；2、增压机的入口导叶和出口回流阀
（3）自动起动开始时控制对象的位置：1、主压缩机的入口导叶全关；2、增压机的入口导叶开弃30%；3、主压缩机的出口放空阀、增压机的出口回流阀全开；4、主压缩机和增压机的送气阀全关，增压机的入口氮肥气（或空气）达到设计需要的压力。（4）自动起动结束后控制对象的位置：1、主压缩机入口导叶开弃约32%；2、主压缩机放空阀开弃约78%；3、增压机入口导叶开度约40%。4、增压机回流阀开度约
68%。
（5）正常运行后控制对象的调节范围：1、主压缩机入口导叶开弃20%~100%，放空阀开度0~100%；2、增压机入口导叶开度40—~100%，放空阀开度0~100%。
（6）自动起动结束后的工艺参数：1、主压缩机出口压力为设计设定值，流量65000m3/h；2、增压机出口压力为设计设定值，流量为15000m3/h。
压缩机自动起动后向空分装置送气的操作
以主压缩机为例说明（增压机过程相似）
压缩机在自动起动完成后，应向空分装置送气。此过程为手动（空压机输气阀遥控）打开向空分送气的阀，这个过程应当非常缓慢。由于压缩机的各个回路均在自动状态，在输气阀从开弃为0到约18%期间，该阀打开一些，流量调节器的输出会减小一些，放空阀也会自动地关小一些。因此操作工只要慢慢开大输气即可，气体会慢慢流向空分，直至放空阀关闭。此时流量约为65000m3/h，并且压缩机出口压力始终保持稳定。继续开大阀，压缩机输出流量开始增加，从DCS上的压缩机的特性图可以清楚地看到工作点的变化和移动轨迹。
压缩机自动起动控制原理
因为在空分装置刚开始起动时，增压机还不需要加压，因此，增压机应强迫设置在轻载状态，即增压机主口导叶设置在30%的开度，回流阀全开。
图7为主压缩机入口导叶自动起动和卸载后自动恢复加载的控制原理图。
图8为主压缩机放空阀自动起动和自动加载的控制原理图
对压缩机自动起动控制的一些说明
（1）增压机的自动起动和卸载的自动恢复控制原理图与图7、图8类似。
（2）在主压缩机（增压机）自动起动前，程序自动将入口导叶调节回路PIC1101
（PIC110）切到手动，在自动起动过程中，PIC1101（PIC110）的输出自动跟踪M-IGVRAMP（B-IGVRAMP）的爬坡输出值，直至出口压力达到各自的设定值，PIC1101
（PIC110）才自动投入自动。同理，在主压缩机（增压机）自动恢复前，程序也自动将入口导叶调节回路PIC1101（PIC110）切到手动，在自动恢复过程中，PIC1101（PIC110）的输出自动跟踪M-IGVRECOVER（B-IGVRECOVER）的爬坡输出值，直至出口压力达到各自的设定值时，PIC1101（PIC110）才自动投入自动。这样，在压缩机自动起动和恢复时可以平稳地在设计点结束起动和投入自动调节。
（3）在主压缩机（增压机）自动起动和自动恢复前，程序自动将防喘振调节回路
FIC1044（FIC1045）切到手动，在自动起动过程中，FIC1044（FIC1045）的输出自动跟踪V1046RAMP（V1047RAMP）的下坡输出值，直至工作点至达各自的设定值时，FIC1044（FIC1045）才自动投入外设定自动调节状态，这样就可以平稳地在设计点结束起动和投入自动调节。
4．透平控制系统 4．1 总体描述 透平控制系统操作透平机组给它的子系统，系统产生电气控制信号给透平机组，用于起动、停止负载、卸载、手动或自动及本地控制或远控。 本章描述为一般描述，特殊应用可能与本章描述有所不同。使用本章节内容时可以参照随装置一并提供的软件文档、逻辑图表及电气图表。 4．2 功能描述 基于微处理器的控制系统根据每项使用的输入/输出模块组合的应用而定制。系统控制扫描、监视及数据接收。数据在可编程控制器中处理并发送到输出模块，用于传输到装置的控制单元。 控制系统功能如下： ＃顺序 ＃控制 ＃保护 ＃显示 控制盘由电气开关组成，允许命令的输入和状态指示。同时包括显示设备，用于反映控制参数。 透平装置包括将操作状况报告给控制系统的仪表及接受来自主或备用控制系统的控制设备。控制单元为PLC控制的电气的、电磁的及电动液压机械装置。 控制系统单元如图4.2.1所示 4．2．1 顺序 顺序功能控制控制系统的逻辑单元，逻辑单元是与开关、电磁阀、继电器和比较器等设备有关的事件（开/关、启动/停止、是/否）。顺序功能监视与感应事件，进行与操作系统组件的有关计算。 顺序单元包括：
＃起动 ＃负载 ＃停止 ＃后润滑 逻辑图描述了顺序功能。本章使用这些逻辑图进行说明。 起动： 手动起动涡轮机械顺序如下 ＃系统上电 ＃故障复位 ＃选择操作模式 ＃开始起动 在手动起动开始后，系统完成如下工作： ＃燃料阀与润滑压力检查 ＃吹扫曲柄 ＃点火 ＃起动器跳脱 ＃润滑监视 系统上电 控制系统通过打开电源上电，复位任何报警和关断故障。 复位故障 在起动前，所有的关断故障必须清除，未解决的关断故障将使装置不能起动。“BACKUP RESET”开关给电，按“ACKNOWLEDGE”及“RESET”开关来复位。 选择操作模式 将OFF/LOVAL/REMOTE开关扳到LOCAL或REMOTE位置来选择操作模式。 开始起动 一旦起动开始，控制系统执行润滑与驱动装置系统检查，起动装置风扇，执行燃料关断阀测试与预前曲柄状态检查。 按“START”开关开始起动程序。 燃料阀与润滑压力检查。 预前曲柄检查 预前曲柄检查包括润滑完成与密封系统检查，润滑油压力确定，燃料阀检查程序的完成。当完成预前曲柄检查，起动器马达使发动机盘车。 泵测试与预润滑 当起动/运行锁定后，后润滑备用泵及前/后润滑油泵启动，使之处于测试周期。预润滑定时器开始定时。当运行定时器激活时，如果执行热重启，则预润滑泵测试不能执行。 气体燃料阀及检查 在预润滑检查后，当起动使能锁定，则控制系统执行气体燃料阀的压力测试。每一个阀都将进行测试，确保正确的开关、燃料压力开关及变送器信号可变正常。 压气机系统检查与清洁 干气密封系统 当起动/运行锁定，或者如果压气机机壳加压，密封延迟定时器起动。密封气体电磁阀得电，允许给压缩机密封件加压。在密封延迟定时器超时前，如果密封气体差压没有超过报警设定点，则产生密封气体差压报警。如果密封气体压力小于低关断设定点，同时密封延迟
透平压缩机 工作原理 具有高速旋转叶轮的动力式压缩机[1]。它依靠旋转叶轮与气流间的相互作用力来提高气体压力，同时使气流产生加速度而获得动能，然后气流在扩压器中减速，将动能转化为压力能，进一步提高压力。在压缩过程中气体流动是连续的。透平压缩机是在通风机的基础上发展起来的。它广泛用于各种工艺过程中输送空气和各种气体，并提高其压力。 分类 按气体流动方向的不同，透平压缩机主要分为轴流式和离心式两类。在轴流压缩机中，气体近似地沿轴向流动(见彩图[轴流压缩机结构图])。在离心压缩机中，气体主要沿着径向流动。另外还有一种斜流（混流）压缩机，其气体流动方向介于这两者之间。排气压力在 1.5×10(～2×10(帕范围内的透平压缩机又称作透平鼓风机。排气压力低于1.5×10(帕的则属于通风机，不再称为透平压缩机。 性能
透平压缩机主要性能参数是流量、排气压力、功率、效率和转速。描绘这些参数之间的关系的曲线称为透平压缩机的性能曲线。图1 [轴流压缩机与离心压缩机的性能曲线] 是轴流压缩机和离心压缩机在不同转速下排气压力与流量关系的性能曲线。轴流压缩机的性能曲线比离心压缩机的陡得多，在高速下更为明显。在等转速下增大流量时，通过压缩机的流量达到某一临界值后便不再继续增加，这一工况称为阻塞工况。当减小流量至某一工况时，压缩机和管路中气体的流量和压力会出现周期性低频率、大振幅的波动，这种不稳定现象称为喘振。一旦发生喘振，机组就会产生强烈振动，如不及时防止或停车，机组便会毁坏。把不同转速下的喘振工况点连接起来的曲线称为喘振线，它表示喘振不稳定工作区的界限。喘振工况点到同转速下阻塞工况点的范围称为稳定工况区，压缩机必须远离喘振线而在稳定工况区工作。为了防止喘振，一般采取防喘振措施，例如放气或回流以增加进口流量，把静叶（导流器叶片）做成可以调整角度的形式。 透平压缩机所需功率很大，其通流部分的完善程度，常用绝热效率或多变效率（见热力过程）来评定。轴流压缩机级的绝
压缩机控制技术概述
概述 压缩机是石油、化工、冶金等行业工艺中重要的设备，对机组运行的稳定性，安全性，连续性要求比较高，这样，就需要由高度可靠、高度集成、高度专业的控制系统作为达到以上要求的保证。 概括而言，压缩机的控制系统主要分为以下几个方面： 机组的联锁保护及逻辑功能（ESD）过程调节功能压缩机的防喘振汽轮机调速控制和超速保护 功能说明 一机组的联锁保护及逻辑功能（ESD） 1.报警联锁保护 控制系统监测压缩机，汽轮机，油站等现场的温度，压力，振动，位移等信号，做出相应的高低报警及联锁停机。 2.启停车逻辑 系统能实现机组的开机启动顺序控制，包括机组启动前确认润滑油温度、润滑油压力、控制油压力、透平入口的蒸汽压力及温度达到启动值，防喘振阀全开位置，主气门全开，盘车停止等条件，全部条件满足后输出启动信号。正常停机的卸载控制。 3.油站的油泵控制（A.O.P） 两个油泵互为备用，控制系统可以实现主备油泵的选择，每个油泵可在手动自动方式切
换。如果润滑油压力或控制油压力低，可自动启动备用泵；如果润滑油压力开关动作，以三取二方式实现联锁停车逻辑。 4.汽轮机的冷凝水泵控制(C.E.P) 两个冷凝水泵互为备用，控制系统可以实现主备冷凝水泵的选择，每个冷凝水泵可在手动自动方式切换。冷凝水泵主要是用于冷凝罐的排水泵，可根据液位设定值自动或手动启动停止水泵，两个水泵可同时或单独工作。另外，系统还会做相应的保护，比如，液位如果达到最大设定值，立即强制两个水泵同时运行，如果达到液位最低设定值，立即强制两个水泵同时停止，以保证冷凝罐内的水位正常。 二过程调节功能 汽轮机驱动的压缩机控制回路主要有： 1.油站的油压调节 根据需要，有的油站设计有两个油压调节回路，分别在油泵出口和油过滤器出口，可以根据相应管路的油压要求调节阀门，保证油压的稳定。 2.汽轮机的冷凝水的排放阀和循环阀控制根据汽轮机的冷凝水液位， 调节排放阀和循环阀以控制冷凝罐内 的水位，冷凝水的排放阀和循环阀控制为分层调节，分层点由现场的实际情况来定，可以由用户在操作界面上设定分层点。 3.压缩机段间气液分离器液位控制
常见透平机械工作原理图解 风机包括通风机、透平鼓风机、罗茨鼓风机和透平压缩机，详细划分为离心式压缩机、轴流式压缩机、离心式鼓风机、罗茨鼓风机、离心式通风机、轴流式通风机和叶氏鼓风机等7大类 一、离心式压缩机 离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机（即透平式压缩机）。在离心式压缩机中，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到提高。早期，由于这种压缩机只适于低，中压力、大流量的场合，而不为人们所注意。由于化学工业的发展，各种大型化工厂，炼油厂的建立，离心式压缩机就成为压缩和输送化工生产中各种气体的关键机器，而占有极其重要的地位。随着气体动力学研究的成就使离心压缩机的效率不断提高，又由于高压密封，小流量窄叶轮的加工，多油楔轴承等技术关键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力，宽流量范围发展的一系列问题，使离心式压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复压缩机，而大大地扩大了应用范围。
有些化工基础原料，如丙烯、乙烯、丁二烯、苯等，可加工成塑料、纤维、橡胶等重要化工产品。在生产这种基础原料的石油化工厂中，离心式压缩机也占有重要地位，是关键设备之一。除此之外，其他如石油精炼，制冷等行业中，离心式压缩机也是极为关键的设备。我国在五十年代已能制造离心式压缩机，从七十年代初开始又以石油化工厂，大型化肥厂为主，引进了一系列高性能的中、高压力的离心式压缩机，取得了丰富的使用经验，并在对引进技术进行消化、吸收的基础上大大增强了自己的研究、设计和制造能力。 性能特点： 优点： 离心式压缩机之所以能获得这样广泛的应用，主要是比活塞式压缩机有以下一些优点。 1、离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小。 2、运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员少。 3、在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。 4、离心式压缩机为一种回转运动的机器，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。对一般大型化工厂，常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动力，为热能综合利用提供了可能。但是，离心式压缩机也还存在一些缺点。 缺点： 1、离心式压缩机还不适用于气量太小及压比过高的场合。 2、离心式压缩机的稳定工况区较窄，其气量调节虽较方便，但经济性较差。 3、离心式压缩机效率一般比活塞式压缩机低。 二、轴流式压缩机 轴流式压缩机是属于一种大型的空气压缩机，最大的功率可以达到 150000KW，排气量是20000m3每分钟，它的压缩机能效比可以达到百分之90左右，比离心机要节能一些。它是由3大部分组成，一是以转轴为主体的可以旋转的部分简称转子，二是以机壳和装在机壳上的静止部件为主体的简称定子（静子），三是壳体、密封体、轴承箱、调节机构、联轴器、底座和控制保护等组成。轴流式压缩机也属于透平式或速度式压缩机，炼油厂多选用作催化裂化装置的主风机。 轴流压缩机的结构简图
透平压缩机的振动分析 原作者： 出处： 【关键词】透平压缩机,振动分析 【论文摘要】透平压缩机的振动是压缩机设计制造、安装和运行管理的综合反映。也就是说，导致或影响透平压缩机正常运行的内部和外界因素很多，而众多因素反映出的就是振动。西方简述我单位三台H200－6.3/0.97型透平压缩机组几年来的运行情况，和由于振动所造成的严重危害。 透平压缩机的振动是压缩机设计制造、安装和运行管理的综合反映。也就是说，导致或影响透平压缩机正常运行的内部和外界因素很多，而众多因素反映出的就是振动。西方简述我单位三台H200－6.3/0.97型透平压缩机组几年来的运行情况，和由于振动所造成的严重危害。 一、振动的原因 1、开车运行后的振动 1.1 原先在安装时电动机和大齿轮的同轴度完全根据设计要求来校正。由于机组启动电流大，瞬间扭力也很大，造成电动机有移位感。根据气温，设计要求安装时径向轴向误差允许在±0.02mm，我们严格照办。机组运行一段时间后再测，明显测得轴向无变动，而径向的水平方向走动了0.18～0.20mm左右。这说明机器在对中后走调的情况下运行，振动就会很大。 1.2 空气中带有腐蚀性气体的冷凝水造成转子（尤其是3～4级）、气封、扩压器、碳钢空气管道等腐蚀十分严重，产生空气涡流的振动。管道氧化物的被冲刷造成子平衡百战不殆，振动激烈，因此而被迫停车，此类事故已发生两次。 1.3 频繁开停车对机组振动也有影响。由于客观条件不允许或机械故障被迫一年中开停多次，使转子平衡被破坏。停车时会把积在转子上的尘土或其他氧化物不均衡地脱落，破坏了转子的平衡。 2、检修后的振动 2.1 齿轮偏载造成工频振动。透平机的转速很高，1～2级转速为15200rpm，3～4级为19200rpm，因而齿轮的精度要求也很高。保持较高的齿轮接触面很重要，在静态下检查齿轮接触面无法得到动态的实际接触情况，我们的做法是在静态下使接触面不低于85%。其中一台机组在检修时发现齿轮接触面差，一只新齿轮只运行两个多月就严重点蚀和大齿面剥落（一只大齿现价30万元左右）。机组振动很大，齿轮的损坏就呈恶性循环，难以挽救。 2.2 油膜涡动引起的低频振动。轴承中的油膜在转轴和轴承间运行起着盗运和润
压缩机控制技术概述 概述 压缩机是石油、化工、冶金等行业工艺中重要的设备，对机组运行的稳定性，安全性，连续性要求比较高，这样，就需要由高度可靠、高度集成、高度专业的控制系统作为达到以上要求的保证。 概括而言，压缩机的控制系统主要分为以下几个方面： 机组的联锁保护及逻辑功能（ESD） 过程调节功能 压缩机的防喘振 汽轮机调速控制和超速保护 功能说明 一机组的联锁保护及逻辑功能（ESD） 1. 报警联锁保护 控制系统监测压缩机，汽轮机，油站等现场的温度，压力，振动，位移等信号，做出相应的高低报警及联锁停机。 2.启停车逻辑 系统能实现机组的开机启动顺序控制，包括机组启动前确认润滑油温度、润滑油压力、控制油压力、透平入口的蒸汽压力及温度达到启动值，防喘振阀全开位置，主气门全开，盘车停止等条件，全部条件满足后输出启动信号。正常停机的卸载控制。 3.油站的油泵控制( 两个油泵互为备用，控制系统可以实现主备油泵的选择，每个油泵可在手动自动方式切 换。如果润滑油压力或控制油压力低，可自动启动备用泵；如果润滑油压力开关动作，以三取二方式实现联锁停车逻辑。
4. 汽轮机的冷凝水泵控制( 两个冷凝水泵互为备用，控制系统可以实现主备冷凝水泵的选择，每个冷凝水泵可在手动自动方式切换。冷凝水泵主要是用于冷凝罐的排水泵，可根据液位设定值自动或手动启动停止水泵，两个水泵可同时或单独工作。另外，系统还会做相应的保护，比如，液位如果达到最大设定值，立即强制两个水泵同时运行，如果达到液位最低设定值，立即强制两个水泵同时停止，以保证冷凝罐内的水位正常。 二过程调节功能 汽轮机驱动的压缩机控制回路主要有： 1.油站的油压调节 根据需要，有的油站设计有两个油压调节回路，分别在油泵出口和油过滤器出口，可以根据相应管路的油压要求调节阀门，保证油压的稳定。 2.汽轮机的冷凝水的排放阀和循环阀控制 根据汽轮机的冷凝水液位，调节排放阀和循环阀以控制冷凝罐内的水位，冷凝水的排放阀和循环阀控制为分层调节，分层点由现场的实际情况来定，可以由用户在操作界面上设定分层点。 3.压缩机段间气液分离器液位控制 根据气液分离器液位调节出水阀控制液位。 三压缩机的防喘振 防喘振功能 喘振现象 喘振是涡轮机组特有的现象，我们可以从下图的简单模型来解释 这一特性，从图中可以看出，当容器中压力达到一定值时，压缩机运 行点由 D 沿性能曲线上升，到喘振点 A，流量减小压力升高，这一
压缩机按结构形式的不同分类如下： 按其原理可分为： 往复式（活塞式）压缩机、回转式（旋转式）压缩机（涡轮式、水环式、透平）压缩机，轴流式压缩机，喷射式压缩机及螺杆压缩机等各种型式，其中应用最为广泛的是往复式（活塞式）压缩机。 活塞式压缩机怎样分类？ 活塞式压缩机分类的方法很多，名称也各不相同，通常有如下几种分类方法：（一）按压缩机的气缸位置（气缸中心线）可分为： （1）卧式压缩机，气缸均为横卧的（气缸中心线成水平方向）。 （2）立式压缩机气缸均为竖立布置的（直立压缩机）。 （3）角式压缩机，气缸布置成L型、V型、W型和S型(扇型)等不同角度的。（二）按压缩机气缸段数（级数）可分为： （1）单段压缩机（单级）：气体在气缸内进行一次压缩。 （2）双段压缩机（两级）：气体在气缸内进行两次压缩。 （3）多段压缩机（多级）：气体在气缸内进行多次压缩。 （三）按气缸的排列方法可分为： （1）串联式压缩机：几个气缸依次排列于同一根轴上的多段压缩机，又称单列压缩机。 （2）并列式压缩机：几个气缸平行排列于数根轴上的多级压缩机，又称双列压缩机或多列压缩机。 （3）复式压缩机：由串联和并联式共同组成多段压缩机。 （4）对称平衡式压缩机：气缸横卧排列在曲轴轴颈互成180度的曲轴两侧，布置成H型，其惯性力基本能平衡。（大型压缩机都朝这方向发展）。 （四）按活塞的压缩动作可分为： （1）单作用压缩机：气体只在活塞的一侧进行压缩又称单动压缩机。 （2）双作用压缩机：气体在活塞的两侧均能进行压缩又称复动或多动压缩机。（3）多缸单作用压缩机：利用活塞的一面进行压缩，而有多个气缸的压缩机。（4）多缸双作用压缩机：利用活塞的两面进行压缩，而有多个气缸的压缩机。（五）按压缩机的排气终压力可分为：
一、定义： 压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械。 二、主要用途： ⒈动力用压缩机 ⑴压缩气体驱动各种风动机械，如：气动扳手、风镐。 ⑵控制仪表和自动化装置。 ⑶交通方面：汽车门的开启。 ⑷食品和医药工业中用高压气体搅拌浆液。 ⑸纺织业中，如喷气织机。 ⒉气体输送用压缩机 ⑴管道输送--为了克服气体在管道中流动过程中，管道对气体产生的阻力。 ⑵瓶装输送--缩小气体的体积，使有限的容积输送较多的气体。 ⒊制冷和气体分离用压缩机 如氟里昂制冷、空气分离。 ⒋石油、化工用压缩机 ⑴用于气体的合成和聚合，如：氨的合成。 ⑵润滑油的加氢精制。 三、压缩机的分类 ⑴按作用原理分：容积式和速度式（透平式） ⑵按压送的介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机、氢气压缩机等 ⑶按排气压力分类： 低压（0.3-1.0MPa）、中压（1.0-10MPa）、高压（10-100MPa）、超高压（＞100MPa） ⑷按结构型式分类： 压缩机----容积式、速度式。 容积式----回转式（包括螺杆式、滑片式、罗茨式）、往复式（包括活塞式、隔膜式）。 速度式----离心式、轴流式、喷射式、混流式。 第二节压缩机的著名厂家 一、国外著名的压缩机企业有以下几家： ⑴日本有七家：日立（Hitachi）、三井、三菱（Mitsubishi）、川崎、石川岛(IHI)、荏原（EBRARA，包括美国埃理奥特ELLIOTT）和神钢（Kobelco）； ⑵美国有五家：德莱赛兰（DRESSER-RAND）、英格索兰（Ingersoll-rand）、库柏（Cooper）、通用电气动力部（GE,原来的意大利新比隆Nuovo Pignone公司）和美国A－C压缩机公司； ⑶德国有二家：西门子工业（原来的德马格－德拉瓦）、盖哈哈-波尔西克（GHH-BORSIG）； ⑷瑞士有一家：苏尔寿（SULZER）； ⑸瑞典有一家：阿特拉斯（ATLAS COPCO）； ⑹韩国有一家：三星动力。 另附：针对我厂使用的压缩机： ⒈国外压缩机企业简介： 美国英格索兰公司是一家在全球五百家，最大工业企业中名列前茅的跨国公司，成立于1871年，至今已有129年的历史。https://www.doczj.com/doc/655880388.html,/ 瑞士苏尔寿公司公司”是世界著名跨国工业集团公司，创建于1834年，已有一百多年历史。
第一节准备工作 一、油系统的冲洗 为保证机组设备安全运行，在机组初次安装和大修后应对油系统进行冲洗。 1．确认油泵安装检修结束，油泵单体试车合格，处于正常备用状态。 2．确认系统管线、仪表安装结束，用软管连接轴承供油管线和控制油供油管线，将油引到回油管线，供油暂不进轴承润滑点和控制油系统。 3．各安全泄压阀应盲死，防止污物进入阀门，拆下管线上的孔板。 4．将油箱清洗干净，加入与正常使用相同型号的润滑油至工作液位。在供油和返回油箱的法兰加上100目的临时过滤网。 5．按电器操作规程泵投运程序启动油泵运行。利用PCV-201旁路阀控制泵出口压力，逐步加大油循环量，检查油冲洗管线有无泄漏并消除。 6．连续运行24小时，以每4小时为一周期对油进行加热到66~71℃，然后冷却到环境温度，使所有管线得到热胀冷缩，在循环过程中要不断敲击管线。 7．以上工作结束，可停下油泵，拆出旁通连接软管，按正常流程连接好管线，同时在汽轮机、压缩机轴承供油点和控制油供油点前装上100目过滤器，注意选择点应尽量靠近润滑点，对返回油箱的过滤网清洗后重新装回。 8．重新检查油系统，确信处于能接受润滑油状况。 9．重新启动油泵运行，再次进行清洗。油循环4小时后，可停泵对过滤网进行检查、清洗。如此反复，直到清洗合格。 10．当清洗验收合格后，拆除所有的临时滤网，装回孔板，恢复泄压阀。 11．排掉所有的清洗用油，特别注意未能完全排回油箱的区域。 12．对泵进口过滤器和油滤器进行清洗或更换，油箱重新清洗。 13．对油箱进行加油，此时清洗所用的油可以清洁过滤后注入油箱使用。必要时应拆开轴承清洗。 以上工作结束，下一步对油系统进行调试，此工作应在单体试车前进行。注意压缩机没有充压至4~5barg时，密封油不能送入机组内。 二、透平的单体试车 1．试车前的准备工作 启动前的准备工作是透平安全，正常运行的重要保证。机组运行人员应在透平启动之前对全部设备进行详细检查，认真周密做好准备工作。 2．启动前准备工作的内容： 2.1 检查所有安装检修过的地方，确认工作已全部结束并验收合格。 2.2主、辅机设备及附近地面清扫干净，安装检修机具、易燃物品已经清除。 2.3检查工艺管、蒸汽管道及机组各附属设备应无施工遗漏，阀门、管道、设备保温完成（汽轮机缸体可在单机试车合格后保温）。 2.4对安装检修后经过改进的设备和系统应充分了解，并掌握其操作方法。 2.5工艺系统、蒸汽系统、冷却水系统、油系统、真空及冷凝系统等均应具备开车条件，临时加的滤网和盲板必须拆除。 2.6油泵及其驱动机经试车后确认正常，各轴承符合润滑要求。 2.7机组所需仪表空气及仪表、动力和照明电源已正常投用。
透平压缩机常见故障及处理方法 表11 常见故障及处理方法 序号 故障现象 故障原因 处理措施 1 调节系统故障（调速器波动，调速器不能自控） 1) 仪表PRC-27变送器故障 2) 气动马达仪表空气接管或气动马达气缸漏气 3) 调速油压低，油质太脏或油压波动 4) 调节汽阀和油动机连接整定不正确 5) 传动机构卡涩，阀杆断裂，阀芯脱落松动 6) 连接整定不正确，低负荷时调速器波动 7) 进汽蒸汽参数降低，使调节汽阀全开 8) 手阀开得太多 9) 气动定位器输出信号波动 1) 仪表控制改为手动同步器控制，检修自控元件 2) 机组由仪表控制改为手动同步器控制，仪表人员检修自控元件 3) 检查油泵出口油压，油泵转速，启动辅助油泵 4) 重新整定各连接尺寸 5) 检修时对卡涩损坏的部件进行修复 6) 检修中重新整定调速器各部参数 7) 调整蒸汽参数，使之达到设计要求 8) 在满足运行条件要求的前提下，逐个关闭手阀 9) 检查气动定位器 2 压缩机油气压差波动或压差小于规定 1) 密封油压降低到设计值下 2) 油气压差调节阀故障，控制失灵
3) 机械密封装配不良，漏油量超过设计值 4) 缸体密封腔中分面错位漏油 5) 污油收集器故障 6) 缓冲气压力不稳定或压力太高 1) 检测油泵转速是否在工作转速 2) 仪表人员调整压差调节阀或切除运行解体检修 3) 检查机械密封组件装配情况和机械密封压缩量 4) 调整和重新紧固中分面螺栓 5) 检查污油收集器内浮球阀和返回气管孔板尺寸 6) 检查孔板和阀门有无堵塞现象 表11 (续) 序号 故障现象 故障原因 处理措施 3 油过滤器压差大于设计值 1) 过滤器太脏 2) 油中带水 3) 辅油泵启动，两台泵同时运行压差增大，造成滤芯压扁变形 1) 更换由过滤器 2) 对油进行脱水处理 3) 更换油过滤芯 4 压缩机油气分离罐满液位 1) 浮球阀卡涩或损坏 2) 机械密封泄漏量增大 3) 浮球阀传动杠杆整定不正确 4) 污油回油管或启闭阀堵塞
综合透平压缩机控制系统ITCC 控制系统方案 概念 综合透平压缩机控制系统Integrated Turbo & Compressor Control System 英文缩写（ITCC）。功能 提供防喘振、联锁停机、电子调速、超速保护、硬件在线诊断、SOE顺序事件记录、 在线换卡、在线下装程序、为压缩机/ 汽轮机附属系统提供监测和保护功能，并且输出报警或停机和关机、对压缩机组实现全部操作和监控及保护，实现节省能源、保护机组的目的。 一. 登录画面 登录画面是用来选择操作员是以什么身份登陆系统，点击登录按钮会弹出以下窗口。 写入登录用户名和口令就可以登录了。登录后在主画面上会显示用户名和用户的级别。以管理员身份登录后，就可以操作画面下方的注销
用户、锁定键盘、解锁键盘操作，还可以点击退出按钮，退出INTOUCH 系统。 操作员可以根据需要点击，选择进入空压机流程画面或氮压机流程画面。 二．空压机流程 点击进入空压机流程主画面，会切换到如下主画面。 此画面显示为空压机气路流程。在画面的左上角为空压机控制主画面选择按钮。按钮右边是报警栏，在报警栏的右边是操作员级别和 身份显示。在操作员级别和身份显示栏右边有如下图案：。这是ITCC控制系统上位于下位之间通讯状态显示，通讯正常时会交替闪烁，如果长时间不闪烁，则表示通讯故障，此时此台操作站显示数据为虚假数据，所有操作失效，需要通知仪表车间检查故障。 在通讯状态显示左边有空压机组报警和氮压机组报警文本框，当
空压机组报警时，空压机组报警字符会交替闪烁，当氮压机组报警时，氮压机组报警字符会交替闪烁。 在画面内，如果通道有错误，在数据栏内，标签名会变为紫色。如下所示：。 在画面中有如下图形：，在方框中图形为空压机入口导叶闭锁显示，当为红色时，表示入口导叶闭锁，当变为绿色时表示闭锁解除。点击该图形，会弹出入口导叶操作画面，如下图所示： OP即为入口导叶的输出值，PV是入口导叶的测量值，点击上下箭头是开关入口导叶，也可以点击OP输出栏数据输入需要开得开度，回车即可(在机组运行期间建议使用按钮点击输入)。
1螺杆式压缩机 螺杆式压缩机又称螺杆压缩机。20世纪50年代，就有喷油螺杆式压缩机应用在制冷装置上，由于其结构简单，易损件少，能在大的压力差或压力比的工况下，排气温度低，对制冷剂中含有大量的润滑油（常称为湿行程）不敏感，有良好的输气量调节性，很快占据了大容量往复式压缩机的使用范围，而且不断地向中等容量范围延伸，广泛地应用在冷冻、冷藏、空调和化工工艺等制冷装置上。 以它为主机的螺杆式热泵从20世纪70年代初便开始用于采暖空调方面，有空气热源型、水热泵型、热回收型、冰蓄冷型等。在工业方面，为了节能，亦采用螺杆式热泵作热回收。 2离心式压缩机 离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机（即透平式压缩机）。在离心式压缩机中，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到提高。
早期，由于这种压缩机只适于低，中压力、大流量的场合，而不为人们所注意。由于化学工业的发展，各种大型化工厂，炼油厂的建立，离心式压缩机就成为压缩和输送化工生产中各种气体的关键机器，而占有极其重要的地位。随着气体动力学研究的成就使离心压缩机的效率不断提高，又由于高压密封，小流量窄叶轮的加工，多油楔轴承等技术关键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力，宽流量范围发展的一系列问题，使离心式压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复压缩机，而大大地扩大了应用范围。 3往复活塞压缩机 是各类压缩机中发展最早的一种，公元前1500年中国发明的木风箱为往复活塞压缩机的雏型。18世纪末，英国制成第一台工业用往复活塞空气压缩机。20世纪30年代开始出现迷宫压缩机，随后又出现各种无油润滑压缩机和隔膜压缩机。50年代出现的对动型结构使大型往复活塞压缩机的尺寸大为减小，并且实现了单机多用。
蒸汽透平压缩机的开停车步骤详解 一、汽轮机的起动和停机 A、汽轮机的起动 1、起动前的准备工作 （1）对设备、仪表的检查； （2）对厂用电源的检查； （3）对联动信号的实验和对保护装置的检查； （4）对汽、水系统和油系统的检查（特别是管道阀门的开闭位置的检查）； （5）所需的一系列有关部门的联系工作。 2、暖管，辅机起动在汽轮机起动前，应把锅炉到汽轮机前的蒸汽管道进行分段暖管。对小型机组来讲，汽轮机起动前的暖管，主要是指从隔离汽门到自动主汽门之间这段管道的暖管工作。自动主汽门后的暖管则与低速暖机同时进行。 ①暖管的目的： （1）防止水冲击； （2）防止产生过大的热应力，使管子发生永久变形，甚至破裂，而影响机组的安全。 ②暖管的具体步骤： （1）稍开启隔离汽门（对有旁通阀的机组则是慢慢打开旁通阀），使管内压力维持在2～3公斤/厘米2，加热管道，升温速度每分钟5～10℃； （2）当管道内壁温度达到120～130℃后，就可以按每分钟1～2公斤/厘米2的速度提升管内压力，使之升到规定数值。 ③暖管操作中的注意事项： （1）要求管道各部分的温度差不能过大； （2）管壁温度不得小于相应压力下的饱和温度。在符合这两个要求的前提下，可以比较快地提升压力。 ④注意事项： （1）暖管通常分低压暖管和升压暖管两个阶段。为了在暖管时管道内不致产生过大的热应力，所以暖管和管内升压都应缓慢进行，否则就会使金属管壁因内外温度差而产生额外应力，当应力过大时，就会引起管道的损坏。 （2）为防止管内积水而产生水冲击现象，暖管时必须正确地进行疏水。（开始暖管时，疏水阀应开得较大，以便及时排出数量较多的凝结水；随着管壁温度和管内压力的升高，凝结水量逐渐减少，此时应逐渐关小疏水阀，以防大量蒸汽漏出，造成浪费。）（3）暖管时，必须把自动主汽门关严，防止蒸汽漏入汽缸内引起转子的变形，造成起动的困难。 （4）在暖管的同时，首先应起动循环水泵，然后向凝汽器空间灌水，起动凝结水泵，并开启再循环阀，使凝结水在抽气器和凝汽器间进行循环。之后，再开启主抽气器和起动抽气器的总汽阀进行暖管。起动抽气器可根据具体情况提前投入（如循环水泵起动需要抽空气充水时）。为了能尽快地结束暖管、缩短汽轮机的起动时间，在暖管期间应尽量把使用蒸汽的辅助设备起动起来，如汽动油泵、抽气器等。但应注意，汽动油泵在蒸汽压力较低的情况下起动，对于小汽轮机是不利的，故应在管道中的汽压升到能够冲动小汽轮机时才投入，这样可以增加暖管的蒸汽流量，缩短暖管时间。 3、冲动转子，低速暖机汽轮机冲动转子前，循环水泵、凝结水泵和抽气器等设备都已投入运行，建立必要的起动真空。起动真空值的高低对机组的经济性和安全性有一定的影响。
压缩机控制系统
压缩机控制技术概述
概述 压缩机是石油、化工、冶金等行业工艺中重要的设备，对机组运行的稳定性，安全性，连续性要求比较高，这样，就需要由高度可靠、高度集成、高度专业的控制系统作为达到以上要求的保证。 概括而言，压缩机的控制系统主要分为以下几个方面： 机组的联锁保护及逻辑功能（ESD） 过程调节功能 压缩机的防喘振 汽轮机调速控制和超速保护 功能说明 一机组的联锁保护及逻辑功能（ESD） 1. 报警联锁保护 控制系统监测压缩机，汽轮机，油站等现场的温度，压力，振动，位移等信号，做出相应的高低报警及联锁停机。 2.启停车逻辑 系统能实现机组的开机启动顺序控制，包括机组启动前确认润滑油温度、润滑油压力、控制油压力、透平入口的蒸汽压力及温度达到启动值，防喘振阀全开位置，主气门全开，盘车停止等条件，全部条件满足后输出启动信号。正常停机的卸载控制。 3.油站的油泵控制(A.O.P)
两个油泵互为备用，控制系统可以实现主备油泵的选择，每个油泵可在手动自动方式切 换。如果润滑油压力或控制油压力低，可自动启动备用泵；如果润滑油压力开关动作，以三取二方式实现联锁停车逻辑。 4. 汽轮机的冷凝水泵控制(C.E.P) 两个冷凝水泵互为备用，控制系统可以实现主备冷凝水泵的选择，每个冷凝水泵可在手动自动方式切换。冷凝水泵主要是用于冷凝罐的排水泵，可根据液位设定值自动或手动启动停止水泵，两个水泵可同时或单独工作。另外，系统还会做相应的保护，比如，液位如果达到最大设定值，立即强制两个水泵同时运行，如果达到液位最低设定值，立即强制两个水泵同时停止，以保证冷凝罐内的水位正常。 二过程调节功能 汽轮机驱动的压缩机控制回路主要有： 1.油站的油压调节 根据需要，有的油站设计有两个油压调节回路，分别在油泵出口和油过滤器出口，可以根据相应管路的油压要求调节阀门，保证油压的稳定。 2.汽轮机的冷凝水的排放阀和循环阀控制 根据汽轮机的冷凝水液位，调节排放阀和循环阀以控制冷凝罐内的水位，冷凝水的排放阀和循环阀控制为分层调节，分层点由现场的实际情况来定，可以由用户在操作界面上设定分层点。
大型空分装置的空气透平压缩机自动控制 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
大型空分装置的空气透平压缩机自动控制 作者：赵阳 近几年来，空分装置的规模越来越大，内压缩流程已成为主流工艺。其配套的空气压缩机（包括内压缩用的增压压缩机）的规格也随着增大，国内原有的产品已难以满足需要，因而大型空分装置的透平压缩机（包括增压机）大部分从国外进口。我公司已经进行了多套不同厂商的大型压缩机的控制设计和调试，现将有关控制的情况和心得介绍如下。 1、控制原理 透平压缩机的基本控制要求是在保证安全平稳运转的前提下充分利用压缩机允许的工作区，让机组工作在工艺要求的压力和用量变化范围内（如变负荷时的调节和空分装置吹扫时压力和用量的调节），工况稳定可靠，操作方便，自动化程度高。压缩机的工作状态尽可能地对操作人员透明，便于分析和操作，有较长的历史趋势可查。 2、控制实施方法 根据项目要求的不同，压缩机可以有不同的控制实施方法，一般为以下两种： （1）压缩机机组由机组自带的控制系统（一般为PLC）控制，采用通讯的方法，将机组的主要参数传送到DCS，在DCS操作站上仅仅进行显示，达到监察的目 的。 这个做法的优点是控制由厂商完成，一般比较成熟，设计联络工作量小，设计 方风险小。PLC的扫描速度快，对保护有利。缺点是PLC的安全可靠性不如 DCS，人机界面较差，机组工作状态对操作人员透明程度低，用户难以深入了 解和理解控制方案，现场修改困难，历史趋势记录功能较差。
有的厂商采用的是自己开发的控制器，而不是通行的PLC系统，其价格便宜， 人机界面更差，且卡件损坏后购买困难，通讯故障也较多。 （2）压缩机只配备必要的现场仪表、探头和传感器，现场不设机旁仪表盘，由中控室DCS控制整个机组（即我们所说的裸机进口方式），以充分发挥DCS系统的 功能和优势。 该方法设计联络工作量大，由于外商提供的图纸和资料常常不能完全满足设计 方的需要，因此该方法要求设计人员熟悉压缩机的原理、性能和操作过程。由 于控制由我方完成，因此控制方案可以在设计组态和调试过程中不断修改，可 以做得非常完善。特别是人机界面非常友好和清晰，对于好的DCS系统，可以 做到控制线、喘振线、工作点、控制点和喘振点随着各级入口温度、机组入口 和出口压力的变化自动补偿并动态显示（如图1中的1、2、3点）。操作工对 机组的运行状况如工作点位置、控制点位置、喘振点位置一目了然，且对起动 过程中过程各参数的变化心中有数。历史趋势记录功能极强，便于分析起动过 程和故障，实时修改控制参数或控制方案。 与主压缩机相比，增压机与工艺过程联系得更紧密，有些参数在调试过程中要 经常改动，所以增压机的控制在中控室DCS系统上实现更为必要。 中国空分设备公司成套的大型压缩机的控制大部分采用这种方法。 图1 特性曲线图 3、大型透平压缩机的主要控制内容 3．1基本控制
TS3000透平压缩机组综合控制系统（ITCC） 康吉森TS3000透平压缩机组综合控制系统（ITCC）是基于多年旋转设备控制方面的经验，为用户提供一种ITCC (Integrated Turbine & Compressor Control System)机组综合控制系统。它将传统上需要多个分立仪表如防喘调节器、联锁自保系统、电子调速器、负荷调节器等实现的功能集成在一套可靠性极高的三重模件（TMR）冗余容错控制系统中完成；因此，减少了各个系统间的连接和故障率，降低了长周期运行成本，并提供了先进的控制技术和良好的监控界面. TS3000主要控制功能: ●机组安全联锁保护 ●原动机-压缩机的启停及升速的联 锁保护 ●机组的安全运行联锁保护 ●机组的紧急停机联锁保护 ●机组的轴振动/轴位移监视及联锁 保护 ●机组的超速联锁保护 ●机组润滑油/调节油系统联锁保护 ●机组辅助设备的联锁保护 防喘振控制
TS3000响应速度快，安全性高，能以最少的放空量或回流量防止机组的喘振，减少对工艺的干扰和能源的消耗。主要功能是： ●通用防喘振线计算模块消除了分子量变化的影响 ●温度、压力补偿功能 ●任意折线函数功能 ●防止积分饱和功能 ●在喘振控制线附近进行控制 ●根据需要可以设置喘振控制快开线 ●对快速扰动进行超前控制 ●最低负荷启车和停车的功能 ●死区设定实现稳定性 ●动超驰功能 ●安全裕度（Margin）重校功能 ●可变增益控制 ●喘振预报功能 ●分程控制功能 ●快开慢关功能
解耦控制 机组综合控制系统不仅有防喘振控制系统，还有性能控制、调速控制等多个控制，这些控制回路的变量变化是互相影响互相关联的，所以要消除它们之间的干扰或耦合影响。 调速控制 TS3000控制系统针对汽轮机控制实现如下功能: ●转速测量功能转速控制功能 ●辅助控制功能 ●同步负荷分配输入功能串级控制功能 ●阀位限制功能 ●自动、半自动和手动启动功能 ●暖机/额定功能 ●设定临界转速避开带功能 ●汽轮机组调速 ● 超速保护功能 负荷分配控制 TS3000机组综合控制系统针对大型汽轮机及压缩机组的气量负荷分配问题，利用流量控制和压力控制方法，通过以下功能的独立和综合应用实现多机组并联运行时的负荷分配控制，优化系统负荷分配方案： ● 机组流量/压力负荷分配控制
透平空压机的基本知识 一.离心式透平空压机的类型 1#、2#、4#透平机da350-61 3#透平机da350-64 5#透平机5tyd144电机功率2500kw 6#透平机4tyd112 电机功率5200kw 二．透平空压机主要组成部件： 机壳、转子 、轴瓦
、增速机、 电机 三.1#-4#离心式空压机的主要性能 2.1：介质：空气 2.2：进气压力：0.97mpa 排气压力：0.635mpa
2.3: 1#-4#离心式空压机电机转速：2985转主轴转速：8655转 2.4：5#透平机：电机转速：2985转主机转速：9681转 3.1：6#透平机：电机转速：2989转主机转速：7332转 3.2：1#-5#透平机轴向位移：0.4mm报警0.5mm停车 3.3：6#透平机轴向位移：0.5mm报警0.7mm停车 四.离心式空压机的工作原理 其实透平空压机的工作原理和普通离心水泵的工作原理差不多，只是压缩级数不同。透平压缩机是由装在轴上叶轮在驱动力的驱动下做高速旋转，叶片对气体做功是气体获得动能，经扩压流动后转变为压力能，从而提高气体压力，同时气体温度也相应升高。经过多级组合，也可以有中间冷却的多段组合，获得气体所需要的终压要求。离心式空压机是一种动力式压缩机，在其中有一个或多个旋转叶轮使气体加速，主气流是径向的，离心式空压机就属于透平式空压机组。在离心式空压机中，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到提高。 五．离心式空压机的优点 1、流量大、功率大、运行稳定、周期长、利于节能。透平机械流经叶轮的介质，一直是连续不断的，气体的容量较大，叶轮能够高速旋转，因此，透平机械的排气流量和发生的功率可大大增加。所以离心空压机排气均匀，气流无脉冲。 2、结构紧凑、密封效果好，泄露现象少，尺寸小，因而机组占地面积及重量都比同气量的活塞式压缩机小得多。 3、运转平稳，操作可靠，因此它的运转率高，有平坦的性能曲线，操作范围较广，维护量少。 4、离心式压缩机的压缩过程可以做到绝对无油，机内不需要润滑，这对许多行业的生产是很重要的。 5、易损件少、运转周期长，运动零件少而简单，所以其制造费用相对低且可靠性高。 六．离心式空压机缺点 1、离心式空压机的目前还不适用于气量太小及压缩比过高的场合。
KDON-12000/8000型空分装置 3TYS78+2TYS56型氧气透平压缩机组 （冷凝式汽轮机拖动） 技术操作规程 (本规程仅适用于内蒙古庆集团环保化学品有限责任公司－空分车间） 一、引言 本说明书适用于3TYS78+2TYS56型氧气透平压缩机。 1、高纯度氧气的特性 空气中，氧气约占21%（按体积计算），由空分设备提取的氧气有许多用处。例如：纯度为99.5%以上，压力为2.0~3.0MPa的氧气，常用于转炉炼钢，氧气不会自燃。但能帮助其它物质燃烧，称为助燃物质。燃烧与引起氧气过程所需的热量及氧气量有关。氧气量越多，物质越能更好地燃烧。物质置于纯氧中更容易燃烧，氧气含量越纯则着火点越低，只有在物质着火产生的热量能够维持高于这种物质燃点的环境温度，燃烧才能持续。 2、高纯氧气压缩机着火的原因 在氧气压缩机的机壳及管路中，与高纯度氧气接触的某一部分被加热到800~900℃的着火点时，将发生自燃。 下面列举几种可能引起燃烧的原因。 1）、铁屑及外来异物 一片铁屑或其它外来异物被吸入以后，它将被气流带动而具有很大的动能，并被与管壁摩擦产生的热量所加热，甚至着火燃烧。这点热量不足以使管壁加热到燃点。然而，如果在气流中有可燃物（例如油脂），高温的铁屑就会引起这种物质的自燃，从而加热管壁，使之超过着火点，引起管子的燃烧，如果气流中有死角存在，这种热的铁屑将在死角里集聚而引起局部发火和燃烧。 2）、转子和定子擦碰 如果转子由于振动、机壳变形或轴承咬住，引起转子与静止元件的任何接触，这些部件就会摩擦发热超过着火点而燃烧
3）、气体温度升高 由于冷却器断水，机器在喘振区运行，突然打开或关闭高压阀门等造成压力急剧变化而使温度异常升高，这将使系统中的一些可燃物质加热而引起燃烧。气体温度升高也会引起机壳变形，这也将助长燃烧的发生。 4）、氧气泄漏 当氧气通过迷宫式密封间隙从压缩机内漏出时，氧气在压缩机周围积聚，可能引起一些可燃物的燃烧。 5）、氧气压缩机内异物的来源 a、压缩机壳或管道内因水蒸气冷凝而生锈； b、铁屑或其他外来物进入机壳或管道内； c、加工、装配和安装时，有油或油脂进入机内或管道内； d、润滑油从装置外面，通过进、出口端密封进入机内； e、有残留的四氯化碳（清洗机壳或管子内表面用的）； f、有残留铁锈或焊接时的飞溅物及铁豆； g、垫片的碎片进入机内； h、机壳内表面有残留的型砂； i、机加工的毛刺。 2、氧压机的特殊处理 氧压机是用来自空分装置气压力的机器，氧压机需要比其它气体压缩机具有更高的可靠性，因此，在设计氧压机时，采取了下列各项措施： a、所有与氧气接触部分采用镀钢板、铜合金和不锈钢。 b、完全防止漏油、漏气。 c、防止生锈。 d、防止铁锈和铁屑进入进内。 机器和阀门进气前设置氧气过滤器，现场试车时采用洁净、干燥的空气或氮气。长期停机中，机器内充氮保护。 e、防止水进入机内。 与d项相同。