辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司辽宁省阜新市123000
摘要：大唐呼伦贝尔化肥有限公司生产装置开车投运以来，只发生过一次因喘振检测器联锁跳车事故，经趋势曲线分析，跳车原因为压缩机二级末段的出口压力波动过大，后经现场检查确认为过滤器堵塞。在生产装置正常波动的情况下，通过压力与防喘振的自动控制，保证了氨压缩机的稳定运行。
关键词：喘振控制；氨压缩机；导叶加载；防喘阀
1.控制系统简介
大唐呼伦贝尔化肥有限公司采用的机组综合控制系统（ITCC）是由美国TＲICONEX公司生产的TS-3000控制系统。TＲI-CON控制系统广泛应用于石油和化工生产过程控制中，其优势是：综合实现ESD和SOE（事件顺序记录）功能，DCS的指示、记录、控制功能（防喘振控制、调速及PID控制等）以及诊断功能等；与DCS相比，响应快且运行稳定；ESD为三重化、冗余容错控制系统，扫描时间为毫秒级。
2.氨压缩机的润滑系统
2.1压力润滑系统
压力润滑系统采用由主机带动的专门的油泵，以一定的压力将润滑油输送至运动机构的各摩擦表面，并且可对润滑油进行滤清和冷却处理。曲轴箱中的润滑油通过粗滤器被油泵吸入，提高压力后经过细滤器，然后分成三路：一路由曲轴自由端引入，通过曲轴内部油道润滑主轴承及邻近的连杆轴承，再通过连杆体中的油孔输送到连杆小头，润滑小头轴承；第二路进入轴封室，润滑和冷却轴封摩擦面，然后从轴颈上的油孔流入曲轴内的油道与第一路油相汇合；第三路是作为调节输气量的动力，进入输气量控制阀和油缸。气缸壁面和活塞间的润滑采取飞溅润滑方式，利用曲轴旋转时从连杆轴承处甩上来的润滑油进行润滑。
2.2汽轮机与压缩机设备联系与设备运作
氨压缩机的控制要求其在工艺要求的压力和流量范围内安全运行，实现机组的启动、加载、卸载及故障联锁停车等自控功能。核心内容是：ITCC控制系统根据入口压力、总出口流量、每级末段入口压差与出口压差，通过多个控制模块调节入口导叶阀（IGV）和防喘振回流阀（BOV）的开度，使两阀协调动作，保证入口压力稳定且工况远离喘振区。汽轮机中IGV和BOV均设有自动（AUTO）和手动（MAN）两种操作位置，以便于人为干预操作。
3.对改进后润滑系统的工艺要求
3.1轴封依靠在摩擦面间形成的润滑油膜提高其密封能力
压缩机未工作时摩擦面间无油膜层，密封能力是较差的，如果润滑系统在氨压缩机之前投入工作，辅助油泵输出的润滑油会从轴封的摩擦面间隙中窜出。因此，工艺要求氨压缩机未工作时绝不允许辅助油泵工作。
3.2压缩机正常停车或者因故障停车
为保证在停车过程中各运动部件仍能得到良好润滑，工艺要求润滑系统必须与氨压缩机同步停车。
4.氨压缩机的控制原理
氨压缩机的入口恒压力控制采用压力控制器，使各级入口分离罐的出口压力保持恒定，控制器采用分程控制方案，同时控制每级的入口导叶IGV和回流阀BOV，当测量压力小于设计压力时，控制器输出增大，开始关小导叶，增大防喘阀；反之，关小防喘阀，开大入口导叶。
4.1入口导叶控制工艺
要求氨压缩机的入口压力尽可能恒定（每级的入口压力根据设计要求确定），这是最基本的控制要求。氨压缩机入口导叶由压力控制器输出信号、功率限制器和加载输出信号三者低选后，经ITCC送至现场控制IGV开度。
4.2防喘阀控制
压缩机防喘振控制采用固定极限流量法，就是使压缩机的流量始终保持大于某一定值，避免进入喘振区运行。此法通常用于恒速运行的离心机且一般流量调节器的给定值应大于额定喘振点流量的7%—10%。氨压缩机防喘回流阀由压力控制器输出信号和防喘振控制器输出信号高选后，经ITCC送至现场控制BOV进行防喘控制。
5.导叶加载与卸载
当机组进入运行模式且转速大于9440r/min（额定转速的97%）时，压缩机可以通过控制画面上的加载按钮进行导叶的自动加载，加载步骤是从一级导叶FV08510启动位置0%加载爬坡至最小操作位置25%开度；一级加载完成后，二级导叶FV08515也自动爬坡至最小操作位置25%开度；然后三级导叶FV08525爬坡至最小操作位置12.5%，当导叶都加载至最小操作位置后，压缩机工作在最小负荷状态。当加载导叶时，通过压缩机每一级的流量将增加，每级的入口压力也会变化，此时各级压力控制器将自动调节相应的回流阀使入口压力保持稳定。当压缩机的转速低于9300r/min时，压缩机自动卸载，卸载命令发出后，三级入口导叶FV08525将由当前开度位置以一定速率关至启动位置0%，然后二级导叶自动卸载至启动位置0%。
6.机组联锁逻辑
6.1喘振检测器
为了更好地保护压缩机，压缩机的每一级都设有喘振检测器，采用西门子公司的S7-200PLC进行喘振检测，控制器扫描周期为毫秒级，能迅速而准确地检测到发生的喘振。喘振检测的信号为压缩机每级末段的出口压力，分别为PT08512、PT08518和PT08529，当出口压力的变化幅值小于程序中设定的值后，触发PLC开始喘振计数，同时喘振计时器开始计时，并将喘振报警信号送至ITCC，ITCC根据喘振所在级数，将对应的防喘回流阀快速增加25%开度，使机组远离喘振。
6.2机组启/停联锁
在现场工艺和机械条件全部满足后，通过上位机监控画面检测压缩机与汽轮机的启动条件都为绿色满足机组启动条件后，现场按下复位按钮，速关阀电磁阀带电，操作人员现场建油，主汽阀开且盘车电机退出，主控确认后启动汽轮机。机组启动过程联锁跳车条件：速关阀阀开超时跳车；盘车退出后，启动超时跳车；临界区超时跳车；调速阀开度大于35%且转速低于500r/min跳车；启动瞬间超速跳车。
7.机组停车机组
在停车之前，压缩机应先降负荷，将各级导叶降到启动位置0%开度。点击控制画面的正常停车按钮后，各级压力控制器的输出上限都将经爬坡减小至50%，此时压缩机各级入口导叶缓慢关小至最小操作位置，机组处在最小负载工况，防喘控制器控制防喘阀的开度，保证机组不发生喘振。当压力控制器输出都已限定在50%，三级导叶FV08525会自动从最小操作位置爬坡至启动位置，然后二级导叶FV08515爬坡至启动位置，最后一级导叶也全关。所有的导叶经阀位变送器确认已全关，转速控制器的设定值自动爬坡至最小调节转速7786r/min，当实际转速到达最小调节转速时触发机组跳车。
8.结束语：
压缩机每级入口各有一个导叶，压缩机末段出口有返回到每级入口的防喘回流阀。通过压力与防喘振的综合控制，来保证机组的稳定运行。
参考文献：
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