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冶金动力 METALLURGICAL POWER 2015 年第11 期 总 第 189 期 空压机放空阀波动的分析与处理 郭伟 （内蒙古包钢钢联股份有限公司氧气厂， 内蒙古包头014010） 【摘要】介绍了 12000 m3/h 空分设备配套的空气透平压缩机的技术参数及放空阀的控制原理，分析了 放空阀频繁波动的原因， 并阐述了故障处理的整个过程及其效果。 【关键词】空分设备； 空气透平压缩机； 放空阀； 温度； 流量 【中图分类号】TH45【文献标识码】B【文章编号】1006-6764201511-0026-02 Analysis and Treatment of Blow-off Valve Fluctuation of Air Compressor GUO Wei （Oxygen Generating Plant of Baotou Steel Union Co., Ltd., Baotou, Inner Mongolia 014010, China） 【Abstract】Here, the technical parameters of the air turbine compressor and the control principle of the blow-off valve of 12000 m3/h air separation plant are introduced. The cause for frequent fluctuations of the blow-off valve is analyzed and the whole process and effect of the fault treatment are described. 【Keywords】 air separation plant; air turbine compressor; blow-off valve; temperature; flowrate 1引言 内蒙古包钢钢联股份有限公司氧气厂（以下简 称包钢氧气厂） 12000 m3/h 空分设备由开封设计、 制造， 采用常温分子筛吸附净化、 增压透平膨胀机制 冷、规整填料上塔和全精馏无氢制氩氧气外压缩流 程。空分设备采用美国 FOXBORO 公司 I/A Series 集散式控制系统完成生产工艺流程的监视和控制。 2003 年 12 月投入生产以来， 空分设备运行稳定， 产 品的产量和纯度均达到了设计要求。 2015 年 4 月， 岗位操作人员发现 12000 m3/h 空 分设备配套的空气透平压缩机的放空阀频繁发生波 动， 从而引起进入空分设备的空气压力、 流量变化， 影响空分设备的正常运行。 2空气透平压缩机简介 包 钢 氧 气 厂 12000 m3/h 空 分 设 备 配 套 的 GT078L3K1 型离心式空气透平压缩机由德国 Atlas Copco 公司设计制造， 为齿轮式多轴三段压缩。它由 主电机驱动的大齿轮带动两个小齿轮，由于两个小 齿轮的齿数的不同， 分为低速轴和高速轴。 低速轴带 动一、 二级叶轮， 高速轴带动三级叶轮。压缩机组设 有三个气体冷却器。空气经每一级压缩后再经气体 冷却器冷却后送往下一级。最终经末级气体冷却器 冷却后， 送入空气冷却塔。 压缩机配有单独的润滑油 站， 主油泵由电机主轴拖动。 空气透平压缩机相关设 计参数如下 吸入压力 0.098 MPa 吸入温度 30 ℃ 排气压力 最大 0.65 MPa 排气温度 高限 116 ℃； 联锁 129 ℃ 质量流量 最小 59846 kg/h； 最大 85495 kg/h 功率 6400 kW 大齿轮轴转速 1480 r/min 低速小齿轮轴转速 10005 r/min 高速小齿轮轴转速 15633 r/min 整套机组选用西门子 S7-400 PLC 控制系统完 成压缩机的启停、加载、卸载及辅助设备的联锁控 制， 通过机旁柜 OP270 触控屏完成上述机组操作和 机组的设备状态及参数的就地监视。通过 Modbus 协议完成 S7-400 PLC 系统与 FOXBORO I/A Se- ries 集散式控制系统的数据通讯，最终保证在中控 室进行机组数据的实时监视及趋势的记录。 3放空阀波动异常现象 2015 年 4 月上旬， 12000 m3/h 空分设备在产品 气体量及用户气体管网压力供出正常的情况下， 空 26 冶金动力 METALLURGICAL POWER 2015年第 11 期 总 第 189 期 压机放空阀出现无规律的波动 （如图 1 所示） 。放空 阀开度由正常值 0， 突然打开， 最大开度值可达到 90， 开度值在 1090之间波动， 故障发生频率 从几分钟一次， 到间隔 15、 30 min 均出现过。 放空阀 故障打开后 23 s 迅速关闭。放空阀波动故障发生 期间，机组排气压力在 0.46 MPa 0.41 MPa 之间 波动， 已严重影响到空分设备的正常运行。 从空压机放空阀异常波动的现场情况，对照图 1 放空阀开度的历史趋势判断，放空阀异常波动期 间， 确实有阀门的控制信号输出。阀门由关到开， 再 关的过程中， 阀门的定位器工作正常， 未发现异常情 况。 找出导致控制信号的输出的原因， 是急需解决的 问题。 图 1空压机放空阀开度历史趋势 4放空阀控制原理 查阅机组随机的外文资料，其放空阀控制原理 如图 2 所示。 图 2放空阀控制原理 其中 Ramp 是放空阀的爬坡器； PIC 是空压机 排气压力 PID 调节器正作用控制； FIC 是空压机出 口流量 PID 调节器 （防喘振） 反作用控制； High Se- lect 高选器； FV1046 是空压机放空阀。Ramp 放空阀 爬坡器主要应用于机组的加载、 卸载过程中， 保证放 空阀以一定的速率关闭、打开。机组正常运行过程 中， 放空阀主要受控于 PIC 压力 PID 调节器、 FIC 流 量 PID 调节器。 现场观察压缩机运行， 放空阀波动的 瞬间， 压缩机排气压力没有任何跃变。 从观察的情况 分析，放空阀的波动很可能是由流量 PID 调节器控 制信号的输出， 而导致动作。 查看资料， 空压机出口流量 V （m3/h） 的实际值 是由下面的计算公式得来 V＝const dPflowTflow Pflow 姨 式中， dPflow出口差压， mbar； Tflow排气温度， K； Pflow排气压力， bar； const流量装置系数。 从计算公式中涉及的参数分析，机组运行过程 中， 压力、 差压均没有出现过波动； （下转第 70 页） V4869SQR （dPflowTflow /P flow） 013000 /m3 h-1 27 冶金动力 METALLURGICAL POWER 2015 年第11 期 总 第 189 期 多的能源价值。 简言之， 得到的有用功多。 自然， 本月 成本较好地完成了计划。 4结论 通过分析以上四种考核评价方法，结合当前生 产管理实际，对于公辅能源系统作业成本的考核评 价方法，吨钢能源成本直接比较法要优于总成本直 接比较法。单位成本还原比较法和标准煤成本比较 法得到的结果方向一致，两种方法明显比吨钢能源 成本直接比较法要更为合理些。至于这两种方法哪 个更合理， 还需进一步深度验证， 故对公辅能源系统 作业成本的考核评价而言，用单位成本还原比较法 和标准煤成本比较法均为宜。 [ 参 考 文 献 ] [1] 刘林， 蔡红卫， 谭冠三. 生产成本考核系统的开发与实现[J]. 化工 进展， 2003， 22 （5） . [2] 尹秀贵， 张君， 王中峰， 秦奎斌. 施工项目成本考核新方法在成本 控制中的作用[J]. 项目管理技术， 2009， 7 （10） . [3] 王莹. 浅析如何制定成本考核[J]. 管理纵横， 2003， 22 （5） . [4] 王虹. 浅析成本考核[J]. 现代经济信息， 2009 （21） 117. [5] 于德政， 朱慧. 推行责任成本考核模式 促进企业挖潜增效[J]. 冶 金财会， 2005 （07） 20-21. [6] 陈良华 等. 成本管理[M]. 北京 中信出版社， 2006. 收稿日期 2015－09－08 作者简介王伟业1985-， 男， 2008 年毕业于兰州理工大学过程装备 与控制工程专业， 工程师， 现从事能源管理工作。 （上接第 27 页）最可能出现波动的参数就是排气温 度。查看排气温度历史趋势及现场再次观察放空阀 的波动， 发现在每次放空阀波动期间， 排气温度出现 了大幅变化 （023 ℃） 。经过上述分析基本确认， 由 于排气温度的波动，导致空压机出口流量值发生非 正常变化，使得 FIC 流量 PID 调节器较大幅度反馈 调节， 最终导致放空阀频繁动作。 5处理过程 根据现场情况，首先排除由硬件问题引起的排 气温度异常。仪控人员在线将空压机排气温度联锁 解除， 计量人员在线更换新的热电阻芯子。 通过上述 处理，空压机排气温度异常情况并没有得到有效改 善，这说明导致排气温度异常的信号可能来自于外 部信号电缆干扰。 采用电阻箱在机盘柜接线端子处加以稳定的热 电阻信号 （17 ℃） ， 通过 48 h 观察， 排气温度未发生 波动， 放空阀没有动作。 分析认为应该是外部信号电 缆干扰， 导致排气温度的异常。 利用高炉检修的机会， 12000 m3/h 空分设备同 步停车。 重新更换了排气温度屏蔽电缆， 改变了热电 阻到机盘柜接线端子屏蔽电缆的走向。经过此次处 理，空压机排气温度显示正常，放空阀未再出现波 动。通过两个多月的运行， 证明处理方法有效。 6结束语 目前 12000 m3/h 空分设备配套的空压机的各 项参数运行正常，为空分设备工艺生产链提供了稳 定的气源， 保证生产稳定。 在此次故障处理过程中，我们也意识到在机组 调试期间，我方人员对机组的控制系统了解不够深 入， 导致故障发生期间， 没有在第一时间找到故障问 题的关键点。 在今后的进口设备的调试过程中， 需要 加强此方面的培训。 同时机组任何参数的变化， 都应 引起我们足够的重视， 任何的偏差， 都有可能产生严 重的后果。 收稿日期 2015－08－26 作者简介郭伟 （1981－） ， 男， 2005 年毕业于内蒙古师范大学计算机 科学与技术专业， 工程师， 现从事制氧工艺生产和技术管理工作。 70