吳軍

（山西蘭花大寧發(fā)電有限公司，山西 晉城048000）

空壓機即空氣壓縮機，是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。本改造涉及到的空壓機是一種活塞式空壓機，其壓縮元件是一個活塞，在氣缸內(nèi)做往復(fù)運動。空壓機是氣動系統(tǒng)的核心設(shè)備，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置?？諌簷C主要用于氣動工具、氣動閥門、儀表控制及自動化裝置等。

1 背景

山西蘭花大寧發(fā)電有限公司35 MW 煤層氣發(fā)電項目采用燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝，總裝機容量35 MW，由8 臺單機容量4 MW 的TCG2032V16 燃氣發(fā)電機組和1 臺3 MW 快裝凝汽式汽輪發(fā)電機組組成。燃氣機組啟動由氣動馬達沖轉(zhuǎn)完成，啟動過程中，A、B 兩側(cè)燃氣管道上的速關(guān)閥的開啟，均由壓縮空氣驅(qū)動。為了保證燃氣機組的正常啟動和運行，在燃機廠房旁的輔機間內(nèi)安裝有2 臺空壓機和8 臺儲氣罐給燃氣機組提供壓縮空氣，不僅如此，平時清理燃氣和空氣濾網(wǎng)也用壓縮空氣完成。

輔機間2 臺空壓機中1 臺為捷豹空壓機，1 臺為漢緯爾空壓機，2 種空壓機的控制方式不相同。捷豹空壓機啟停為自動控制，由壓力開關(guān)實現(xiàn)。啟動開關(guān)為1個轉(zhuǎn)換開關(guān)，當轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合時，空壓機根據(jù)壓力開關(guān)實現(xiàn)自動啟停，如圖1 所示。

圖1 捷豹空壓機自動控制原理圖

漢緯爾空壓機啟停分為手動和自動控制，自動控制由1 塊裝于空壓機出口的電接點壓力表完成，如圖2所示。

圖2 漢緯爾空壓機自動控制原理圖

由于2臺空壓機自動控制方式由不同的元件完成，壓力開關(guān)與電接點壓力表的精度略有差異，2 塊表計的工作原理也不一樣，在實際使用過程中，電接點壓力表使用不理想，經(jīng)常發(fā)生壓力低于設(shè)定值時指針不吸合情況，導(dǎo)致漢緯爾空壓機不能自動啟動；或者指針吸合后，無法分離，導(dǎo)致漢緯爾空壓機自動啟停不正常。運行時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)壓縮空氣壓力低時漢緯爾空壓機未自動啟動而捷豹空壓機長時間運行。一段時間下來，2 臺空壓機的運行時間經(jīng)常性地相差很大，并且，還會出現(xiàn)燃機頻繁啟機時，壓縮空氣壓力下降太快，無法滿足高頻率啟機要求。

在這種情況下，就急需一種更精確的控制裝置，能同時控制2 臺空壓機的啟停并且可靠性高，同時還能隨時調(diào)整2 臺空壓機的啟動順序，保證它們的運行時間大致相同。

2 輔機間空壓機順控系統(tǒng)的改造方案

2.1 方案簡述

鑒于2 臺空壓機的運行情況和實際生產(chǎn)狀況，本著“節(jié)約成本，改動最少，可靠性高”的原則，對2臺空壓機進行控制系統(tǒng)方面的改造。

空壓機改造方案為：在2 臺空壓機出口的母管上安裝1 臺壓力變送器[1]，檢測母管壓縮空氣的壓力。再安裝1 臺壓力測控儀，接收壓力變送器采集的壓力信號，在壓力測控儀中設(shè)置2 個低限報警點AL 和ALL，分別為2 臺空壓機的啟動值。然后在壓力測控儀中設(shè)置1 個高限報警點AH，作為2 臺空壓機的停機值。并且，將原有的電接點壓力表和壓力開關(guān)更換成彈簧管耐震壓力表，顯示2 臺空壓機出口的壓力值，作為母管上壓力變送器的對照，以此判定壓力變送器的運行情況。通過在壓力測控儀中對低限報警值的設(shè)定，從而控制2 臺空壓機的啟動順序，實現(xiàn)2 臺空壓機的順序啟動，如圖3 所示。

圖3 輔機間空壓機順控系統(tǒng)的改造示意圖

在圖3 中，PI 表示就地壓力表、PT 表示壓力變送器，壓力測控儀安裝于控制柜內(nèi)。

這樣改造后，不僅可以根據(jù)空壓機的運行情況，隨時改變2 臺空壓機的啟動順序，避免單臺空壓機運行時間過長；同時，由于壓力測控儀及壓力變送器的使用，很大程度還提高了系統(tǒng)運行的可靠性。

2.2 具體實施方案

輔機間空壓機順控系統(tǒng)改造，主要是增加了1 套控制系統(tǒng)來集中控制2 臺空壓機的啟停，以保證2 臺空壓機的運行時間，同時進一步提高系統(tǒng)運行可靠性。

2.2.1 壓力測控儀、壓力變送器及壓力表的安裝

在2 臺空壓機出口壓縮空氣母管上安裝1 臺0～6 MPa 的電容式壓力變送器，實時采集壓縮空氣母管的壓力；在輔機間空壓機旁的墻面上安裝一面控制柜，在柜門上安裝1 臺型號為CH6 的壓力測控儀，在柜內(nèi)安裝1 個空氣開關(guān)FS1。然后，用電纜將空氣開關(guān)、壓力測控儀和壓力變送器連接起來。

空氣開關(guān)FS1 作為壓力測控儀的電源開關(guān)，為其提供220 V 交流電源。壓力測控儀用SXY 表示，型號為CH6 型，是一種數(shù)字顯示儀。壓力測控儀有1 組模擬量信號輸入端AI，接收壓力變送器的信號；有1 組24 V 直流電源輸出端，為壓力變送器提供電源；有4組報警輸出端，分別為ALL、AL、AH、AHH。

當合上FS1 開關(guān)后，壓力測控儀、壓力變送器開始工作。緊接著，在壓力測控儀中設(shè)定好壓力變送器的量程、信號類型、顯示位數(shù)等，即可正常顯示壓力。在2 臺空壓機出口處分別安裝1 塊耐震壓力表，型號為YN-100，0～6 MPa，用于顯示2 臺空壓機出口的壓力實時值。

2.2.2 空氣開關(guān)、中間繼電器安裝

在控制柜內(nèi)依次安裝4 個空氣開關(guān)，分別為FS2、FS3、FS4、FS5；再安裝4 個繼電器[2]，分別為KA1、KA2、KA3、KA4。然后將繼電器與空氣開關(guān)按圖4的方式用1.5 mm2單芯軟銅線連接起來，組成中間繼電器回路。

圖4 繼電器與空氣開關(guān)連接圖

如圖4 所示，中間繼電器回路主要是將壓力測控儀的輸出信號傳輸給2 臺空壓機，同是也是一種隔離電路，將空壓機的控制系統(tǒng)與壓力測控儀進行隔離。

2.2.3 1 #空壓機（捷豹）控制回路改造

捷豹空壓機（1#空壓機）控制回路改造，主要是拆除原來的壓力開關(guān)，將1#空壓機的自動啟停信號YL1、YL2 兩個端子用型號為KRVVP 2×1.5 mm2的電纜與控制柜內(nèi)KA4 繼電器的13#、14#端子進行連接，如圖5 所示。

圖5 1#空壓機自動啟停連接圖

如圖4、圖5 中所示，用KA1、KA4 繼電器控制1#空壓機的自動啟動，用KA3、KA4 繼電器控制1#空壓機的自動停止。1#空壓機投運時，依次合上控制柜內(nèi)的空氣開關(guān)FS2、FS4、FS5。然后，在壓力測控儀中設(shè)定AL 和AH 報警值。當壓力值低于設(shè)定的AL低報警值時，KA1 繼電器吸合，同時KA1 的常開觸點（43、44）閉合，導(dǎo)致KA4 繼電器也同時得電吸合，KA4 繼電器的常開觸點（13、14）閉合，1#空壓機啟動。當壓力值繼續(xù)上升，達到設(shè)定的AH 高報警值時，KA3 繼電器得電吸合，同時KA3 的常閉觸點（31、32）斷開，KA4 繼電器失電復(fù)位，KA4 繼電器的常開觸點（13、14）復(fù)位變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，1#空壓機停機卸載。

2.2.4 2 #空壓機（漢緯爾）控制回路改造

2#空壓機控制回路改造，主要是改造自動控制方面，手動控制保留。將2#空壓機的自動啟動信號（25#、20#端子）和停機信號（20#、24#端子）用型號為KRVVP 4×1.5 mm2的電纜分別與控制柜內(nèi)KA2 和KA3 繼電器的13#、14#端子連接，如圖6 如示。

圖6 2#空壓機自動啟停連接圖

如圖4、圖6 中所示，用KA2 繼電器控制2#空壓機自動啟動，用KA3 繼電器控制2#空壓機自動停止。2#空壓機投運時，合上控制柜內(nèi)的開關(guān)FS3、FS4，然后，在壓力測控儀中設(shè)定ALL 報警值，AH 值不再設(shè)置。當壓力值下降到設(shè)定的ALL 報警值時，壓力測控儀的ALL 報警觸點動作，KA2 繼電器得電吸合，KA2繼電器的常開觸點（13、14）閉合，2#空壓機自動啟動。當壓力值上升到AH 高報警值時，KA3 繼電器得電吸合，同時KA3 繼電器的常開觸點（13、14）閉合，2#空壓機停機卸載。

3 改造后的空壓機控制系統(tǒng)組成

改造后，2 臺空壓機的自動控制均由壓力測控儀來完成，壓力測控儀會將采集到的壓力實時顯示在面板上，即PV 值，根據(jù)設(shè)定的AL、ALL、AH 報警值來控制2 臺空壓機的自動啟停，從而控制2 臺空壓機的運行時長。

4 改造后的空壓機控制系統(tǒng)創(chuàng)新點

2 臺空壓機自動控制系統(tǒng)經(jīng)改造后，運行情況更穩(wěn)定。相對于原有系統(tǒng)，改造后的控制系統(tǒng)在多個方面都有創(chuàng)新。首先，空壓機運行時間更均衡?？筛鶕?jù)運行情況，隨時改變2 臺空壓機的啟動順序，調(diào)整其運行時間。其次，降低設(shè)備維修成本。改造后，2 臺空壓機運行時間比較均衡，不會造成某一臺空壓機長時間運行而損壞，在一定程度上降低了因設(shè)備損壞而產(chǎn)生的維修成本。最后，提高了系統(tǒng)可靠性。壓力變送器精度等級高，采用電流信號傳輸，抗干擾能力強。壓力測控儀選用新一代成熟的數(shù)顯設(shè)備，平均故障間隔時間大于120 萬h，工作可靠。繼電器選用固態(tài)繼電器，工作穩(wěn)定。因此，整個系統(tǒng)的可靠性得到很大提高。

5 結(jié)語

輔機間2 臺空壓機經(jīng)改造順控系統(tǒng)后，運行穩(wěn)定，未發(fā)生因燃氣機組頻繁啟機而導(dǎo)致空氣壓力不足的現(xiàn)象。這次改造，雖然只是一次小的改造，僅改動了2臺空壓機的自動控制系統(tǒng)，但這次改造不僅可以控制2臺空壓機的啟動順序，還提高了設(shè)備可靠性，給燃氣機組安全穩(wěn)定運行提供了保障。