西二線（西段）GE機(jī)組防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)改造

宋文強(qiáng)+++呂聰輝

摘 要：用于西氣東輸二線（西段）壓縮機(jī)防喘振控制的防喘閥為Mokveld軸流式控制閥，其氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合壓縮機(jī)的防喘控制設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的防喘振功能，但現(xiàn)有的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能滿(mǎn)足壓縮機(jī)所有的防喘振設(shè)計(jì)，需對(duì)該氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造。

關(guān)鍵詞：防喘閥；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；改造

1 現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)有防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖1所示為現(xiàn)有防喘閥及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制原理圖，具體控制原理如下。

注：1-閥門(mén) 2-液壓缸 3-氣動(dòng)執(zhí)行器 4-液壓元件 7、8-過(guò)濾器/調(diào)壓器 9-定位器 10-體積放大器 11-排氣增壓閥13-單向閥 14-針型閥15-位置變送器

圖1 防喘閥控制原理圖

當(dāng)定位器收到4-20mA的開(kāi)閥信號(hào)，即體積放大器的輸入信號(hào)減小時(shí)，放大器的膜片開(kāi)始移動(dòng)打開(kāi)排氣端口，使放大器出口的壓力降低直到輸入信號(hào)和出口的壓差返回到放大器的死區(qū)極限值之內(nèi)。當(dāng)旁通閥（針型閥）兩端的壓差達(dá)到排氣增壓裝置的開(kāi)閥設(shè)定值：0.5psid時(shí)，排氣增壓裝置開(kāi)始排氣泄壓，旁通閥兩端壓差越大，排氣增壓裝置打開(kāi)的就越大，直到壓差返回到0.5psid以?xún)?nèi)。經(jīng)過(guò)排氣增壓閥的排氣后，氣缸內(nèi)壓力迅速降低，在彈簧的作用下使執(zhí)行元件向上移動(dòng)，通過(guò)45度齒條帶動(dòng)閥門(mén)向開(kāi)啟方向運(yùn)動(dòng)，從而增大閥門(mén)開(kāi)度使壓縮機(jī)出口的氣體沿防喘工藝管線流回到壓縮機(jī)入口，以實(shí)現(xiàn)防喘功能。

1.2 現(xiàn)有防喘功能設(shè)計(jì)

防喘控制系統(tǒng)的防喘控制可以分為兩大類(lèi)，一是通過(guò)防喘控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)，由參數(shù)A20AS_PARAM和設(shè)定值A(chǔ)20AS_MAR經(jīng)過(guò)PI控制來(lái)實(shí)現(xiàn)（如圖2所示），具體操作如下。

圖2 喘振控制回路

輸氣站場(chǎng)壓縮機(jī)防喘系統(tǒng)投入工作時(shí)，壓縮機(jī)入口管線上安裝的流量變送器向“防喘控制器”發(fā)出連續(xù)信號(hào)，控制器從壓縮機(jī)進(jìn)口和出口管線上的壓力變送器接收信號(hào)，還會(huì)從裝在壓縮機(jī)出口管線上的溫度變送器接收信號(hào)。當(dāng)從流量變送器或進(jìn)、出口壓力變送器接到的信號(hào)超出設(shè)定值，這表示可能會(huì)引起喘振現(xiàn)象發(fā)生，防喘系統(tǒng)經(jīng)過(guò)邏輯計(jì)算輸出4-20mA信號(hào)來(lái)控制防喘閥執(zhí)行開(kāi)閥動(dòng)作，直到恢復(fù)正常。

二是當(dāng)工作點(diǎn)超過(guò)防護(hù)線（SPR），安全防護(hù)將被激活，如果安全防護(hù)模式激活狀態(tài)時(shí)間超過(guò)設(shè)定參數(shù)K20AS_SPRZ（通常為10s），快開(kāi)電磁命令和L20AS_O_ALM的報(bào)警信號(hào)將會(huì)生成，然后電磁閥將通過(guò)L5AS_RS_CPB的按鈕失電關(guān)閉，防喘閥迅速全開(kāi)。

綜上，可以看出，現(xiàn)有的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)并不能滿(mǎn)足防喘控制設(shè)計(jì)的所有功能，為保障壓縮機(jī)安全可靠運(yùn)行，防喘振功能的正常實(shí)現(xiàn)，必須對(duì)現(xiàn)有的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。

2 防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)改造

2.1 改造后的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖3所示為改造后防喘閥及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制原理圖，在原有執(zhí)行元件的基礎(chǔ)上，在定位器與放大器之間加裝得電常開(kāi)電磁閥，以實(shí)現(xiàn)第二類(lèi)的防喘控制，控制原理如下：

圖3 改造后的防喘閥控制原理圖

所加裝的電磁閥為得電常開(kāi)電磁閥，在得電狀態(tài)下可將其看作直通管段，所以，第一類(lèi)防喘控制與改造前保持一致。

當(dāng)壓縮機(jī)工作點(diǎn)超過(guò)防護(hù)線（SPR）時(shí)，即觸發(fā)第二類(lèi)防喘控制時(shí)，防喘閥電磁閥失電（上圖所示狀態(tài)），放大器的出口通過(guò)電磁閥的泄壓口迅速泄壓，旁通閥兩端立即建立很高的壓差，使排氣增壓閥以很大的開(kāi)度迅速打開(kāi)排氣，在彈簧的作用下閥門(mén)快速全開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)防喘閥的快開(kāi)功能。

2.2 改造效果

不同的防喘閥在同樣信號(hào)（同樣壓力）下的開(kāi)關(guān)速度是不同的，因?yàn)殚y籠與閥套之間的運(yùn)行阻力是不盡相同的，但是同一臺(tái)防喘閥在定位器信號(hào)下的全開(kāi)速度肯定是比電磁閥失電的條件下慢，這在改造后的測(cè)試中可以看出。結(jié)合防喘閥的控制原理圖，也可以得出以上結(jié)論：

如圖1所示，防喘閥開(kāi)閥速度的快慢取決于排氣增壓閥排氣的快慢，即旁通閥兩端壓差的大小來(lái)決定的，在改造前，旁通閥兩端的壓差的建立是通過(guò)放大器的泄壓建立的，而放大器的泄壓也是通過(guò)自身膜片上建立差壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而改造的執(zhí)行機(jī)構(gòu)泄壓是由電磁閥的泄壓口直接泄壓，而且是一次性泄壓完畢，使防喘閥迅速全開(kāi)。綜上，這也是為何當(dāng)壓縮機(jī)工作點(diǎn)超過(guò)防護(hù)線（SPR）時(shí)，沒(méi)有選擇通過(guò)PI控制來(lái)使防喘閥全開(kāi)的原因。

參考文獻(xiàn)

[1]郭永華.離心式壓縮機(jī)喘振原因及其預(yù)防措施[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2012（03）.

[2]魏龍，常新忠，滕文銳.離心壓縮機(jī)喘振分析及實(shí)例[J].通用機(jī)械，2003（07）.

作者簡(jiǎn)介：宋文強(qiáng)（1986，12-），男，籍貫：內(nèi)蒙古省赤峰市，現(xiàn)職稱(chēng)：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：機(jī)械工程及其自動(dòng)化。

摘 要：用于西氣東輸二線（西段）壓縮機(jī)防喘振控制的防喘閥為Mokveld軸流式控制閥，其氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合壓縮機(jī)的防喘控制設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的防喘振功能，但現(xiàn)有的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能滿(mǎn)足壓縮機(jī)所有的防喘振設(shè)計(jì)，需對(duì)該氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造。

關(guān)鍵詞：防喘閥；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；改造

1 現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)有防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖1所示為現(xiàn)有防喘閥及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制原理圖，具體控制原理如下。

注：1-閥門(mén) 2-液壓缸 3-氣動(dòng)執(zhí)行器 4-液壓元件 7、8-過(guò)濾器/調(diào)壓器 9-定位器 10-體積放大器 11-排氣增壓閥13-單向閥 14-針型閥15-位置變送器

圖1 防喘閥控制原理圖

當(dāng)定位器收到4-20mA的開(kāi)閥信號(hào)，即體積放大器的輸入信號(hào)減小時(shí)，放大器的膜片開(kāi)始移動(dòng)打開(kāi)排氣端口，使放大器出口的壓力降低直到輸入信號(hào)和出口的壓差返回到放大器的死區(qū)極限值之內(nèi)。當(dāng)旁通閥（針型閥）兩端的壓差達(dá)到排氣增壓裝置的開(kāi)閥設(shè)定值：0.5psid時(shí)，排氣增壓裝置開(kāi)始排氣泄壓，旁通閥兩端壓差越大，排氣增壓裝置打開(kāi)的就越大，直到壓差返回到0.5psid以?xún)?nèi)。經(jīng)過(guò)排氣增壓閥的排氣后，氣缸內(nèi)壓力迅速降低，在彈簧的作用下使執(zhí)行元件向上移動(dòng)，通過(guò)45度齒條帶動(dòng)閥門(mén)向開(kāi)啟方向運(yùn)動(dòng)，從而增大閥門(mén)開(kāi)度使壓縮機(jī)出口的氣體沿防喘工藝管線流回到壓縮機(jī)入口，以實(shí)現(xiàn)防喘功能。

1.2 現(xiàn)有防喘功能設(shè)計(jì)

防喘控制系統(tǒng)的防喘控制可以分為兩大類(lèi)，一是通過(guò)防喘控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)，由參數(shù)A20AS_PARAM和設(shè)定值A(chǔ)20AS_MAR經(jīng)過(guò)PI控制來(lái)實(shí)現(xiàn)（如圖2所示），具體操作如下。

圖2 喘振控制回路

輸氣站場(chǎng)壓縮機(jī)防喘系統(tǒng)投入工作時(shí)，壓縮機(jī)入口管線上安裝的流量變送器向“防喘控制器”發(fā)出連續(xù)信號(hào)，控制器從壓縮機(jī)進(jìn)口和出口管線上的壓力變送器接收信號(hào)，還會(huì)從裝在壓縮機(jī)出口管線上的溫度變送器接收信號(hào)。當(dāng)從流量變送器或進(jìn)、出口壓力變送器接到的信號(hào)超出設(shè)定值，這表示可能會(huì)引起喘振現(xiàn)象發(fā)生，防喘系統(tǒng)經(jīng)過(guò)邏輯計(jì)算輸出4-20mA信號(hào)來(lái)控制防喘閥執(zhí)行開(kāi)閥動(dòng)作，直到恢復(fù)正常。

二是當(dāng)工作點(diǎn)超過(guò)防護(hù)線（SPR），安全防護(hù)將被激活，如果安全防護(hù)模式激活狀態(tài)時(shí)間超過(guò)設(shè)定參數(shù)K20AS_SPRZ（通常為10s），快開(kāi)電磁命令和L20AS_O_ALM的報(bào)警信號(hào)將會(huì)生成，然后電磁閥將通過(guò)L5AS_RS_CPB的按鈕失電關(guān)閉，防喘閥迅速全開(kāi)。

綜上，可以看出，現(xiàn)有的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)并不能滿(mǎn)足防喘控制設(shè)計(jì)的所有功能，為保障壓縮機(jī)安全可靠運(yùn)行，防喘振功能的正常實(shí)現(xiàn)，必須對(duì)現(xiàn)有的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。

2 防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)改造

2.1 改造后的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖3所示為改造后防喘閥及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制原理圖，在原有執(zhí)行元件的基礎(chǔ)上，在定位器與放大器之間加裝得電常開(kāi)電磁閥，以實(shí)現(xiàn)第二類(lèi)的防喘控制，控制原理如下：

圖3 改造后的防喘閥控制原理圖

所加裝的電磁閥為得電常開(kāi)電磁閥，在得電狀態(tài)下可將其看作直通管段，所以，第一類(lèi)防喘控制與改造前保持一致。

當(dāng)壓縮機(jī)工作點(diǎn)超過(guò)防護(hù)線（SPR）時(shí)，即觸發(fā)第二類(lèi)防喘控制時(shí)，防喘閥電磁閥失電（上圖所示狀態(tài)），放大器的出口通過(guò)電磁閥的泄壓口迅速泄壓，旁通閥兩端立即建立很高的壓差，使排氣增壓閥以很大的開(kāi)度迅速打開(kāi)排氣，在彈簧的作用下閥門(mén)快速全開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)防喘閥的快開(kāi)功能。

2.2 改造效果

不同的防喘閥在同樣信號(hào)（同樣壓力）下的開(kāi)關(guān)速度是不同的，因?yàn)殚y籠與閥套之間的運(yùn)行阻力是不盡相同的，但是同一臺(tái)防喘閥在定位器信號(hào)下的全開(kāi)速度肯定是比電磁閥失電的條件下慢，這在改造后的測(cè)試中可以看出。結(jié)合防喘閥的控制原理圖，也可以得出以上結(jié)論：

如圖1所示，防喘閥開(kāi)閥速度的快慢取決于排氣增壓閥排氣的快慢，即旁通閥兩端壓差的大小來(lái)決定的，在改造前，旁通閥兩端的壓差的建立是通過(guò)放大器的泄壓建立的，而放大器的泄壓也是通過(guò)自身膜片上建立差壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而改造的執(zhí)行機(jī)構(gòu)泄壓是由電磁閥的泄壓口直接泄壓，而且是一次性泄壓完畢，使防喘閥迅速全開(kāi)。綜上，這也是為何當(dāng)壓縮機(jī)工作點(diǎn)超過(guò)防護(hù)線（SPR）時(shí)，沒(méi)有選擇通過(guò)PI控制來(lái)使防喘閥全開(kāi)的原因。

參考文獻(xiàn)

[1]郭永華.離心式壓縮機(jī)喘振原因及其預(yù)防措施[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2012（03）.

[2]魏龍，常新忠，滕文銳.離心壓縮機(jī)喘振分析及實(shí)例[J].通用機(jī)械，2003（07）.

作者簡(jiǎn)介：宋文強(qiáng)（1986，12-），男，籍貫：內(nèi)蒙古省赤峰市，現(xiàn)職稱(chēng)：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：機(jī)械工程及其自動(dòng)化。

摘 要：用于西氣東輸二線（西段）壓縮機(jī)防喘振控制的防喘閥為Mokveld軸流式控制閥，其氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合壓縮機(jī)的防喘控制設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的防喘振功能，但現(xiàn)有的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能滿(mǎn)足壓縮機(jī)所有的防喘振設(shè)計(jì)，需對(duì)該氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造。

關(guān)鍵詞：防喘閥；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；改造

1 現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)有防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖1所示為現(xiàn)有防喘閥及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制原理圖，具體控制原理如下。

注：1-閥門(mén) 2-液壓缸 3-氣動(dòng)執(zhí)行器 4-液壓元件 7、8-過(guò)濾器/調(diào)壓器 9-定位器 10-體積放大器 11-排氣增壓閥13-單向閥 14-針型閥15-位置變送器

圖1 防喘閥控制原理圖

當(dāng)定位器收到4-20mA的開(kāi)閥信號(hào)，即體積放大器的輸入信號(hào)減小時(shí)，放大器的膜片開(kāi)始移動(dòng)打開(kāi)排氣端口，使放大器出口的壓力降低直到輸入信號(hào)和出口的壓差返回到放大器的死區(qū)極限值之內(nèi)。當(dāng)旁通閥（針型閥）兩端的壓差達(dá)到排氣增壓裝置的開(kāi)閥設(shè)定值：0.5psid時(shí)，排氣增壓裝置開(kāi)始排氣泄壓，旁通閥兩端壓差越大，排氣增壓裝置打開(kāi)的就越大，直到壓差返回到0.5psid以?xún)?nèi)。經(jīng)過(guò)排氣增壓閥的排氣后，氣缸內(nèi)壓力迅速降低，在彈簧的作用下使執(zhí)行元件向上移動(dòng)，通過(guò)45度齒條帶動(dòng)閥門(mén)向開(kāi)啟方向運(yùn)動(dòng)，從而增大閥門(mén)開(kāi)度使壓縮機(jī)出口的氣體沿防喘工藝管線流回到壓縮機(jī)入口，以實(shí)現(xiàn)防喘功能。

1.2 現(xiàn)有防喘功能設(shè)計(jì)

防喘控制系統(tǒng)的防喘控制可以分為兩大類(lèi)，一是通過(guò)防喘控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)，由參數(shù)A20AS_PARAM和設(shè)定值A(chǔ)20AS_MAR經(jīng)過(guò)PI控制來(lái)實(shí)現(xiàn)（如圖2所示），具體操作如下。

圖2 喘振控制回路

輸氣站場(chǎng)壓縮機(jī)防喘系統(tǒng)投入工作時(shí)，壓縮機(jī)入口管線上安裝的流量變送器向“防喘控制器”發(fā)出連續(xù)信號(hào)，控制器從壓縮機(jī)進(jìn)口和出口管線上的壓力變送器接收信號(hào)，還會(huì)從裝在壓縮機(jī)出口管線上的溫度變送器接收信號(hào)。當(dāng)從流量變送器或進(jìn)、出口壓力變送器接到的信號(hào)超出設(shè)定值，這表示可能會(huì)引起喘振現(xiàn)象發(fā)生，防喘系統(tǒng)經(jīng)過(guò)邏輯計(jì)算輸出4-20mA信號(hào)來(lái)控制防喘閥執(zhí)行開(kāi)閥動(dòng)作，直到恢復(fù)正常。

二是當(dāng)工作點(diǎn)超過(guò)防護(hù)線（SPR），安全防護(hù)將被激活，如果安全防護(hù)模式激活狀態(tài)時(shí)間超過(guò)設(shè)定參數(shù)K20AS_SPRZ（通常為10s），快開(kāi)電磁命令和L20AS_O_ALM的報(bào)警信號(hào)將會(huì)生成，然后電磁閥將通過(guò)L5AS_RS_CPB的按鈕失電關(guān)閉，防喘閥迅速全開(kāi)。

綜上，可以看出，現(xiàn)有的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)并不能滿(mǎn)足防喘控制設(shè)計(jì)的所有功能，為保障壓縮機(jī)安全可靠運(yùn)行，防喘振功能的正常實(shí)現(xiàn)，必須對(duì)現(xiàn)有的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。

2 防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)改造

2.1 改造后的防喘閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖3所示為改造后防喘閥及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制原理圖，在原有執(zhí)行元件的基礎(chǔ)上，在定位器與放大器之間加裝得電常開(kāi)電磁閥，以實(shí)現(xiàn)第二類(lèi)的防喘控制，控制原理如下：

圖3 改造后的防喘閥控制原理圖

所加裝的電磁閥為得電常開(kāi)電磁閥，在得電狀態(tài)下可將其看作直通管段，所以，第一類(lèi)防喘控制與改造前保持一致。

當(dāng)壓縮機(jī)工作點(diǎn)超過(guò)防護(hù)線（SPR）時(shí)，即觸發(fā)第二類(lèi)防喘控制時(shí)，防喘閥電磁閥失電（上圖所示狀態(tài)），放大器的出口通過(guò)電磁閥的泄壓口迅速泄壓，旁通閥兩端立即建立很高的壓差，使排氣增壓閥以很大的開(kāi)度迅速打開(kāi)排氣，在彈簧的作用下閥門(mén)快速全開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)防喘閥的快開(kāi)功能。

2.2 改造效果

不同的防喘閥在同樣信號(hào)（同樣壓力）下的開(kāi)關(guān)速度是不同的，因?yàn)殚y籠與閥套之間的運(yùn)行阻力是不盡相同的，但是同一臺(tái)防喘閥在定位器信號(hào)下的全開(kāi)速度肯定是比電磁閥失電的條件下慢，這在改造后的測(cè)試中可以看出。結(jié)合防喘閥的控制原理圖，也可以得出以上結(jié)論：

如圖1所示，防喘閥開(kāi)閥速度的快慢取決于排氣增壓閥排氣的快慢，即旁通閥兩端壓差的大小來(lái)決定的，在改造前，旁通閥兩端的壓差的建立是通過(guò)放大器的泄壓建立的，而放大器的泄壓也是通過(guò)自身膜片上建立差壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而改造的執(zhí)行機(jī)構(gòu)泄壓是由電磁閥的泄壓口直接泄壓，而且是一次性泄壓完畢，使防喘閥迅速全開(kāi)。綜上，這也是為何當(dāng)壓縮機(jī)工作點(diǎn)超過(guò)防護(hù)線（SPR）時(shí)，沒(méi)有選擇通過(guò)PI控制來(lái)使防喘閥全開(kāi)的原因。

參考文獻(xiàn)

[1]郭永華.離心式壓縮機(jī)喘振原因及其預(yù)防措施[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2012（03）.

[2]魏龍，常新忠，滕文銳.離心壓縮機(jī)喘振分析及實(shí)例[J].通用機(jī)械，2003（07）.

作者簡(jiǎn)介：宋文強(qiáng)（1986，12-），男，籍貫：內(nèi)蒙古省赤峰市，現(xiàn)職稱(chēng)：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：機(jī)械工程及其自動(dòng)化。