爱华网无极调速电机原理 DRESSER-RAND无极调速系统维护技巧
本文从介绍DRESSER-RAND无极调速系统原理和系统结构入手，结合现场实践，总结出系统的维护技巧。 金陵石化分公司III柴油加氢装置新氢机C2001A为沈气制造的M80-50往复式压缩机。该压缩机为三级压缩，压缩机每级气缸都有卸荷器可进行０，５０％，１００％档的调节。该机将低压氢气管网中的氢气经三级压缩后送至加氢反应系统。由于原料供应不平衡以及低压氢管网压力波动，装置处理量变化频率较高，且经常不能满负荷运行。而压缩机在原有控制系统下只能在一定负荷下运转，剩余的氢气通过各级间旁通阀返回一段入口，相当于重复做功，造成能耗大量浪费。且操作人员需要根据精制反应系统的压力频繁调节压缩机级间返回阀，增加了操作难度。由于负荷匹配问题造成了巨大的能源浪费。故于2011年在该压缩机上首次采用了德莱赛兰公司开发的DRESSER-RAND无极调速系统，实现了压缩机在一定负荷范围内无级稳定调节，从而节约了能源。由于DRESSER-RAND无极调速系统在国内尚无使用先例，以下结合设备使用经验总结出对该系统的维护技巧。 1 DRESSER-RAND无极调速基本原理和系统结构 1.1 DRESSER-RAND无极调速基本工作原理 如图1 所示，在压缩机的活塞往复运动中，当气缸进气结束时，进气阀的阀片在执行机构作用下仍保持开启状态，做功过程并不沿原压缩曲线由位置Ｃ 到Ｄ，而是先由位置Ｃ到Ｃｒ，此时原吸入气缸中的部分气体经被顶开的进气阀回流到进气管而不被压缩；待活塞运动到特定的位置Ｃｒ时即实际需求负荷，执行机构使顶开进气阀片的强制外力消失，进气阀片回落到阀座上而关闭，气缸内剩余的气体开始被压缩。这就是DRESSER-RAND无极调速系统的工作原理。 1.2 DRESSER-RAND无极调速系统基本结构 目前国内对往复式压缩机流量调节，一般采用逐级返回或“出口返入口”的方式，气体经压缩后再返回，相当于增压再降压，对这部分气体所做的功完全是无用功，造成能量浪费。针对这一缺点，德莱赛兰公司开发了DRESSER-RAND无极调速技术。该系统通过智能控制液压传动执行机构，使压缩机在压缩过程中进气阀成为受控气阀，即通过延迟关闭进气阀的方式，使气缸中的部分气体返回进气腔，从而实现在部分行程压开进气阀的气量调节方式。DRESSER-RAND无极调速系统配置见图2，液压执行机构安装在进气阀上方，液压油由HYDRAULIC PUMP 提供必要的液压动力。执行机构由ISC 传来的信号直接控制,对压缩机的控制仍由DCS完成然后在送给ICS。TDC传感器把气缸中活塞的实际位置信息传递给ISC控制器，ISC 控制器在将控制信号转换成精确的进气阀开启关闭的实际控制时间。对于操作人员而言，压缩机负荷只是一个模拟控制信号，通过使用数字控制技术，只需在曲轴的几个回转中，DRESSER-RAND无极调速就能完成对进气阀开启和关闭规律的重新设置，从而满足不同压缩负荷的要求。ISC是DRESSER-RAND无极调速系统重要组成部分，通过它的中间转换接口作用，使DRESSER-RAND无极调速系统简化为一个接受４ ～２０ ｍＡ 标准电流信号的调节阀，更易与现有的ＤＣＳ 或其它控制系统集成在一起。ＴＤＣ 传感器是传递活塞在气缸中即时位置的传感器，因此在安装时一定要准确，确保DRESSER-RAND无极调速系统完全与压缩机运转同步，达到最大节能。在ＴＤＣ和ISC 之间的电脉冲由隔离放大器隔离和传递。为使ＴＤＣ 传感器能摄取到信号，在压缩机飞轮上垂直于传感器的方向上钻一约φ22 ｍｍ ×12 ｍｍ圆柱孔，安装一根单头螺栓作为感应信号源。TDC信号传入ISC进行处理后与从DCS来的三级控制器信号进行计算，然后在传给执行器，以控制吸气阀实际启闭时间。 2 DRESSER-RAND无极调速系统基本故障处理 2.1 TDC信号问题导致系统停机 新氢机C2001A，按照正常程序开机，启动DRESSER-RAND无极调速系统（ISC）液压油泵建立液压油，检查确认没有问题后启动压缩机电机，此时ISC系统接收到电气返回的电机运行状态信号运行正常，这时ISC系统发生停车报警，液压油泵随之跳停，压缩机即从零负荷瞬间变至100%负荷，为防止安全阀跳闸，立即停新氢压缩机，检查ISC液晶面板上报警信息为AL009：NO TDC WITH COMMPRESSOR RUNNING，即压缩机运行时没有检测到上死点探头信号。联系过厂家询问解决办法，厂家发过一份文件专门针对该问题进行处理，依照文件内容进行检查，TDC探头电压满足大于13V的要求（实际测量为13.8V），然后对电机进行盘车，当飞轮上的螺柱经过探头时，TDC信号灯没有变化，判断原因可能在飞轮的螺柱上，仔细看螺柱上有部分油泥附着，处理后当螺柱经过探头时，TDC灯闪烁，一切正常。仔细观察飞轮上的螺柱，发现对着探头一侧的端部被切削得很尖，实际划过探头的面积很小。用塞尺测量螺柱与探头间距约为2.8mm，满足厂家给出的2.0~3.5mm之间的要求。如果太近的话因夏天温度高，探头热胀冷缩，可能会被螺柱刮坏。于是将飞轮上螺柱拆下，调换个方向安装，将平整的另一端对准探头，增大划过的面积。安装好以后用塞尺测量间隙大小为2.5mm，再次盘车确认TDC信号正常发出，随后一次开机成功。但是经过了不到一个月的平稳运行，故障AL009：NO TDC WITH COMMPRESSOR RUNNING复现，新氢机满负荷运转导致工艺生产大幅波动。按照上次检查TDC的程序对整个回路进行检查发现所有参数都符合标准，但是故障肯定出在TDC回路当中，经过设备和仪表的共同讨论最后决定将之前轴向安装的TDC探头改为径向安装并且用槽钢替换螺柱作为TDC信号的被检测原件，这样从根本上排除了热胀冷缩及机组轴位移变化的干扰。安装好以后用塞尺测量间隙大小为2.9mm，再次盘车确认脉冲信号正常发出，随后一次开机成功。 液压油问题导致系统停机 新氢机C2001A，按照正常程序开机，启动DRESSER-RAND无极调速系统（ISC）液压油泵建立液压油，检查确认没有问题后启动压缩机电机，此时ISC系统接收到电气返回的电机运行状态信号运行正常，这时ISC系统发生停车报警，液压油泵随之跳停，压缩机即从零负荷瞬间变至100%负荷，为防止安全阀跳闸，立即停新氢压缩机，检查ISC液晶面板上报警信息为AL013-Hydraulic Pressure R.O.C。即压缩机运行时检测到液压油变化率太快导致系统停机。联系过厂家询问解决办法厂家发过一份文件专门针对该问题进行处理，依照文件内容进行检查，拆检液压油变送器，液压油变送器正常，检测化验润滑油符合标准。经过设备和仪表的共同讨论最后决定更新一部分润滑油，并将液压油变化率由出厂设置的1秒改为2秒。随后一次开机成功。 结束语 III柴油加氢装置新氢机C2001A无极调速系统从投用至今已一年多，作为国内首套投用的DRESSER-RAND无极调速系经受住了时间的考验。经过对系统故障的分析，总结及改进措施的实施，最大的减少了新氢机C2001A无极调速系统故障的发生。赢得了生产时间，提高了作业效率，取得了良好的节能效益，为以后DRESSER-RAND无极调速系统在其它机组的应用总结了宝贵的经验。
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