监测曲线在空压机喘振故障诊断中的应用

摘要:介绍了阿特拉斯离心式空压机的一次喘振故障的处理经过,在一般诊断离心式空压机喘振故障的流程上,应用了实时监测系统,用历史曲线辅助诊断的方法,进一步明确故障点,快捷的处理故障。

关键词:曲线;空压机;喘振;诊断

中图分类号:TB

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)21-0332-01

首钢迁安钢铁有限公司共三所集中空压机站生产压缩空气,通过管网输送给全公司各用户,其中空压机一站共4台瑞典阿特拉斯・科普柯公司生产的ZH15000-6-9离心式空压机,每台出气量为250Nm3/min,该型号机组共三级压缩中间冷却并带有后冷却器(如图1)。2006年8月投入生产至2009年6月一直稳定运行。2009年7月30日,4#空压机发生了喘振,因机组保护动作而停机。

1 故障诊断

根据离心式空压机的喘振机理并针对此型号的机组喘振控制方面,我们由简单到复杂逐步分析查找原因。

1.1 判断真伪

判断真伪是真的喘振导致停机还是防喘保护误动作。根据在线监测历史趋势可以看出,一、二、三级轴振动突然增大超过了停机值,我们检测了振动传感器和相应线路都正常,值班人员称当时确实听见了喘的声音。由此判断机组确实发生了喘振,且防喘保护正常动作发出停机指令。

1.2 一般喘振的原因分析

按两种可能的情况进行分析,一是机组无法克服系统的背压,压缩空气不能通畅的排出;另一种情况是吸入口不畅使机组吸入量不足,无法建立相应的压力而导致喘振。

针对可能的第一种情况,我们检查了出口逆止阀,出口旁通阀全部正常;检查了后冷却器的气路,发现堵塞较严重,查当时的记录最高压损达到了1bar,排气不畅可能是导致喘振的原因,我们更换了备用的冷却器芯。

对可能的第二种情况,我们检查了空气过滤器、吸入管道及入口导叶调节阀,全部正常。

开机试验,机组运行正常,后冷却器压损0.2bar,观察运行。至8月5日,4#机突然自动卸载,机组记录表明是防喘动作而卸载。

1.3 从控制方面分析

我们从阿特拉斯ZH系列离心空压机的喘振控制方面进行分析。该机组的喘振控制主要参照两个参数Pdt19和Pdt20,分别是二级喷嘴压差和二级级间压差,这两个参数构成了喘振控制的两个坐标轴(如图2)。

喘振控制的计算式为

S=[(1000Pdt19×Gain)+Bias]-Pdt20/0.01

Gain――喘振线斜率。

Bias――喘振控制线在Y轴上的偏移量。

S――是机组运行工况点距离喘振控制线的距离。

Gain值与Bias值是机组调试时通过实验做好的固定值,运行时主要参考Pdt19和Pdt20,当S值接近0时,机组防喘保护就开始动作,用减少进气量和放风的方式调整机组工况,使机组运行在安全区域内。我们观察二级喷嘴压差和二级级间压差的历史曲线,发现在机组卸载之前,二级喷嘴压差由132突然降为0,此处异常。(如图3)因为之前已经对机组的吸入管路和排出管路两方面进行了检查,所以主要怀疑控制系统出现问题,可能模块或控制电脑发出的错误信号。我们采取了替换法进行确认,现场4台机组规格完全相同,我们把4#空压机的二级喷嘴压差和二级级间压差的传感器、模块以及机组控制电脑板全部与3#机对换,并对取压管进行疏通。对换后开机正常,观察运行。

8月8日,4#空压机又一次自动卸载,查询记录依然是喘振保护动作。这次在线监测系统采集到了一个重要的信息,由历史曲线可以看出,二级喷嘴压差在喘振保护动作前有一个明显波动(如图4)。

我们分析二级喷嘴压差的意义,是由弯管流量计演化而来的反应流量的参数,一定有原因使吸入流量发生了变化。再看此时入口导叶开度的曲线并没有变化,即入口导叶阀没有得到调整的信号,一般认为它是不会动的,但是我们分析此种机组的特点,虽然控制电脑能显示

入口导叶阀开度和出口旁通阀关度,但这两个显示的值是输出信号而并非反馈信号,那么我们还不能排除入口导叶阀发生动作,

需要进一步验证。我们把入口导叶阀和出口旁通阀的电动执行机构进行了相应调整后对掉,如果执行机构会发生动作,则会打开出口旁通阀,使机组放风。开机观察运行。

8月23日,4#空压机再次自动卸载,这次我们查询历

史曲线,验证了上面的推断,三级叶轮出口压力3.9bar,机组出口压力6.4bar,此时二级喷嘴压差无变化,入口导叶全开,旁通阀本该在全关位置(如图5),从三级叶轮出口压力和机组出口压力判断此时旁通阀是打开放风的,控制电脑未向入口导叶及出口旁通阀发送调整信号。导致机组自动卸载的原因终于找到了。

2 问题处理

我们更换了4#空压机出口旁通阀的电动执行机构,之后开机运行至今没有问题。由于阿特拉斯公司的该种执行机构内部程序保密,需返厂维修。

3 结语

对于离心式空压机喘振的诊断,我们一般从工况角度分析吸入和排出两个方向。而实时监测系统的应用对机组运行及维修可以起到指南针的作用,我们工程技术人员通过对监测曲线的分析,能快捷的找到正确的诊断方向并通过逐步验证来判断机组故障,用最快的方法处理问题,缩短诊断时间;同时也可以通过观察曲线的变化,提前预测可能发生的故障,把故障处理在萌芽状态,为企业创造效益。