監(jiān)測曲線在空壓機喘振故障診斷中的應(yīng)用

摘要:介紹了阿特拉斯離心式空壓機的一次喘振故障的處理經(jīng)過，在一般診斷離心式空壓機喘振故障的流程上，應(yīng)用了實時監(jiān)測系統(tǒng)，用歷史曲線輔助診斷的方法，進一步明確故障點，快捷的處理故障。

關(guān)鍵詞:曲線;空壓機;喘振;診斷

中圖分類號:TB

文獻標(biāo)識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)21-0332-01

首鋼遷安鋼鐵有限公司共三所集中空壓機站生產(chǎn)壓縮空氣，通過管網(wǎng)輸送給全公司各用戶，其中空壓機一站共4臺瑞典阿特拉斯·科普柯公司生產(chǎn)的ZH15000-6-9離心式空壓機，每臺出氣量為250Nm3/min，該型號機組共三級壓縮中間冷卻并帶有后冷卻器(如圖1)。2006年8月投入生產(chǎn)至2009年6月一直穩(wěn)定運行。2009年7月30日，4#空壓機發(fā)生了喘振，因機組保護動作而停機。

1 故障診斷

根據(jù)離心式空壓機的喘振機理并針對此型號的機組喘振控制方面，我們由簡單到復(fù)雜逐步分析查找原因。

1.1 判斷真?zhèn)?/p>

判斷真?zhèn)问钦娴拇駥?dǎo)致停機還是防喘保護誤動作。根據(jù)在線監(jiān)測歷史趨勢可以看出，一、二、三級軸振動突然增大超過了停機值，我們檢測了振動傳感器和相應(yīng)線路都正常，值班人員稱當(dāng)時確實聽見了喘的聲音。由此判斷機組確實發(fā)生了喘振，且防喘保護正常動作發(fā)出停機指令。

1.2 一般喘振的原因分析

按兩種可能的情況進行分析，一是機組無法克服系統(tǒng)的背壓，壓縮空氣不能通暢的排出;另一種情況是吸入口不暢使機組吸入量不足，無法建立相應(yīng)的壓力而導(dǎo)致喘振。

針對可能的第一種情況，我們檢查了出口逆止閥，出口旁通閥全部正常;檢查了后冷卻器的氣路，發(fā)現(xiàn)堵塞較嚴(yán)重，查當(dāng)時的記錄最高壓損達到了1bar，排氣不暢可能是導(dǎo)致喘振的原因，我們更換了備用的冷卻器芯。

對可能的第二種情況，我們檢查了空氣過濾器、吸入管道及入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)閥，全部正常。

開機試驗，機組運行正常，后冷卻器壓損0.2bar，觀察運行。至8月5日，4#機突然自動卸載，機組記錄表明是防喘動作而卸載。

1.3 從控制方面分析

我們從阿特拉斯ZH系列離心空壓機的喘振控制方面進行分析。該機組的喘振控制主要參照兩個參數(shù)Pdt19和Pdt20，分別是二級噴嘴壓差和二級級間壓差，這兩個參數(shù)構(gòu)成了喘振控制的兩個坐標(biāo)軸(如圖2)。

喘振控制的計算式為

S=[(1000Pdt19×Gain)+Bias]-Pdt20/0.01

Gain——喘振線斜率。

Bias——喘振控制線在Y軸上的偏移量。

S——是機組運行工況點距離喘振控制線的距離。

Gain值與Bias值是機組調(diào)試時通過實驗做好的固定值，運行時主要參考Pdt19和Pdt20，當(dāng)S值接近0時，機組防喘保護就開始動作，用減少進氣量和放風(fēng)的方式調(diào)整機組工況，使機組運行在安全區(qū)域內(nèi)。我們觀察二級噴嘴壓差和二級級間壓差的歷史曲線，發(fā)現(xiàn)在機組卸載之前，二級噴嘴壓差由132突然降為0，此處異常。(如圖3)因為之前已經(jīng)對機組的吸入管路和排出管路兩方面進行了檢查，所以主要懷疑控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，可能模塊或控制電腦發(fā)出的錯誤信號。我們采取了替換法進行確認，現(xiàn)場4臺機組規(guī)格完全相同，我們把4#空壓機的二級噴嘴壓差和二級級間壓差的傳感器、模塊以及機組控制電腦板全部與3#機對換，并對取壓管進行疏通。對換后開機正常，觀察運行。

8月8日，4#空壓機又一次自動卸載，查詢記錄依然是喘振保護動作。這次在線監(jiān)測系統(tǒng)采集到了一個重要的信息，由歷史曲線可以看出，二級噴嘴壓差在喘振保護動作前有一個明顯波動(如圖4)。

我們分析二級噴嘴壓差的意義，是由彎管流量計演化而來的反應(yīng)流量的參數(shù)，一定有原因使吸入流量發(fā)生了變化。再看此時入口導(dǎo)葉開度的曲線并沒有變化，即入口導(dǎo)葉閥沒有得到調(diào)整的信號，一般認為它是不會動的，但是我們分析此種機組的特點，雖然控制電腦能顯示

入口導(dǎo)葉閥開度和出口旁通閥關(guān)度，但這兩個顯示的值是輸出信號而并非反饋信號，那么我們還不能排除入口導(dǎo)葉閥發(fā)生動作，

需要進一步驗證。我們把入口導(dǎo)葉閥和出口旁通閥的電動執(zhí)行機構(gòu)進行了相應(yīng)調(diào)整后對掉，如果執(zhí)行機構(gòu)會發(fā)生動作，則會打開出口旁通閥，使機組放風(fēng)。開機觀察運行。

8月23日，4#空壓機再次自動卸載，這次我們查詢歷

史曲線，驗證了上面的推斷，三級葉輪出口壓力3.9bar，機組出口壓力6.4bar，此時二級噴嘴壓差無變化，入口導(dǎo)葉全開，旁通閥本該在全關(guān)位置(如圖5)，從三級葉輪出口壓力和機組出口壓力判斷此時旁通閥是打開放風(fēng)的，控制電腦未向入口導(dǎo)葉及出口旁通閥發(fā)送調(diào)整信號。導(dǎo)致機組自動卸載的原因終于找到了。

2 問題處理

我們更換了4#空壓機出口旁通閥的電動執(zhí)行機構(gòu)，之后開機運行至今沒有問題。由于阿特拉斯公司的該種執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部程序保密，需返廠維修。

3 結(jié)語

對于離心式空壓機喘振的診斷，我們一般從工況角度分析吸入和排出兩個方向。而實時監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用對機組運行及維修可以起到指南針的作用，我們工程技術(shù)人員通過對監(jiān)測曲線的分析，能快捷的找到正確的診斷方向并通過逐步驗證來判斷機組故障，用最快的方法處理問題，縮短診斷時間;同時也可以通過觀察曲線的變化，提前預(yù)測可能發(fā)生的故障，把故障處理在萌芽狀態(tài)，為企業(yè)創(chuàng)造效益。