600MW火電機組空壓機頻繁加/卸載故障原因分析與治理

牛卓

大唐華中電力試驗研究所

摘要：本文就空壓機頻繁加/卸載的問題進行分析研究，提出了解決問題的改進措施。處理效果表明該措施是合理、有效的。

關鍵詞：空壓機；吸附式干燥機；加/卸載；故障；治理

0 引言

河南神火發電有限公司1×600MW超臨界機組工程壓縮空氣系統布置了四臺深圳壽力亞洲實業有限公司生產的LS系列的固定式螺桿空壓機和四臺杭州山立凈化設備有限公司生產的SLAD系列組合式低露點壓縮空氣干燥機的制氣裝置。機組正常運行時兩套制氣裝置運行、一套備用、一套供檢修用，儲氣罐為四臺45m3儲氣罐，分別對應四套制氣裝置。圖一為其系統示意圖。

圖一 壓縮空氣系統示意圖

本文就該系統調試過程中出現的空壓機頻繁加/卸載的問題進行了分析研究，采取了對應的改進措施，解決了空壓機頻繁加/卸載的問題。

1 空壓機頻繁加/卸載的現象

2011年10月6日試運行空壓機系統，調試人員下令啟動#1空壓機及其對應的#1組合式干燥機制氣，打開儲氣罐入口閥門、關閉儲氣罐出口閥門，使儲氣罐充氣升壓。在儲氣罐升壓過程中，空壓機一直處于加載狀態，電流為30A左右。當空壓機出口壓力升至0.8 MPa時，停止加載即卸載（壓力帶設置為0.7～0.8 MPa，空壓機出口壓力低于0.7 MPa時，聯動加載，高于0.8 MPa時，聯動卸載，空壓機在壓力帶范圍內維持空載），由于空壓機與儲氣罐之間有干燥機的阻力，此時儲氣罐顯示的壓力為0.74MPa。空載狀態，空壓機電流為15A左右。此時出現了空壓機開始頻繁加/卸載的現象，一分鐘內加/卸載2～3次，并且加載或卸載的時間都很短，大約10s左右。然而儲氣罐的壓力卻從未降至0.7 MP，空壓機加/卸載與干燥機之后的系統壓力不再有關系。加/卸載過程中，空壓機電流在15～30A來回波動，而此時的儲氣罐壓力在0.74 MPa左右，波動很小。

空壓機頻繁加/卸載，不僅會使驅動空壓機的電動機頻繁地受到啟動沖擊，而且也會造成空壓機本體及附屬電磁閥等部件的頻繁動作，影響各元件的壽命，甚至會影響機組的安全、穩定運行。

2 原因分析

引起空壓機頻繁加/卸載的直接原因是空壓機出口的壓力有很大幅度的波動（聯動加/卸載的壓力變送器位于空壓機出口處），波動范圍超出空壓機所設置的加/卸載的壓力帶。由于儲氣罐的壓力比較穩定，在0.7 MPa以上，是不會引起空壓機頻繁加/卸載的。并且，在空壓機加/卸載過程中，組合式干燥機的儀表顯示其入口壓力及吸附塔內部的壓力也在0.7～0.8 MPa之間與空壓機出口壓力同步波動。這樣，引起空壓機頻繁加卸載的系統范圍縮小在空壓機出口至組合式干燥機出口逆止閥之前的系統。

分析此空壓機系統壓力波動現象，其可能原因有四個：一是空壓機出口的壓力變送器故障、測量不準確；二是空壓機卸載后壓縮空氣倒流入空壓機引起壓力下降；三是空壓機至組合式干燥機之間的管道存在泄漏；四是組合式干燥機存在漏氣造成壓力下降。

首先排除了空壓機至干燥機之間的管道泄漏；其次排除了空壓機出口的壓力變送器異常，因為該空壓機出廠時壓力變送器校驗合格；第三，空壓機出口設置有逆止閥，當空壓機卸載時，可防止空壓機出口之后的壓縮空氣倒流入空壓機。另外，啟動其它空壓機系統時也出現頻繁加/卸載的現象。這樣，引起空壓機頻繁加/卸載的原因集中于組合式干燥機裝置，而在該裝置中排除泄漏后唯一能改變系統壓力的是組合式干燥機中的無熱再生吸附式干燥機的再生排氣。

3 無熱再生吸附式干燥機的工作原理

SLAD系列組合式低露點壓縮空氣干燥機是以冷凍式壓縮空氣干燥機作前級進行干燥，以無熱再生吸附式壓縮空氣干燥機作為后級，進行精干燥。冷凍式干燥機是根據冷凍除濕原理，將壓縮空氣強制通過蒸發器進行熱交換而降溫，使壓縮空氣中氣態的水和油經過等壓冷卻，凝結成液態的水和油，并夾帶塵埃，通過自動排水器排出系統外。此后，濕量很低的壓縮空氣進入吸附筒內被進一步干燥除濕，從而獲得深度干燥的無水無油的高純度的壓縮空氣滿足用氣的需要。

無熱再生吸附式壓縮空氣干燥機是一種利用多孔性固體物質表面的分子力來吸取氣體中的水份，從而獲得較低露點溫度、更干燥、潔凈氣體的凈化設備。根據變壓吸附原理（PSA），利用干燥劑表面與空氣中水蒸汽分壓取得平衡的特性，將空氣中的水分吸附，從而達到去除壓縮空氣中水份的目的。圖二是該系統的無熱再生吸附干燥機的原理圖。該干燥機為雙塔結構，當壓縮空氣流經一個塔被干燥時，另一個塔則通以微量干燥壓縮空氣，采用降壓、吹洗的方法，使已經吸附了水份的干燥劑進行解吸再生，即干燥劑解吸并將水份排出機外。雙塔交替連續工作輸出干燥潔凈的壓縮空氣。

圖二 無熱再生吸附干燥機的原理示意圖

無熱再生吸附式干燥機采用PC程序控制器控制兩塔交替吸附再生。控制器按預先設定的時間次序對進氣閥和再生排氣閥實行開、關，使雙塔進行周而復始的有序工作。無熱再生吸附式干燥機參數的常規設置為：吸附時間t1=5min，均壓時間t4=5sec，延時再生時間t2=5sec，再生時間t3=4min。

圖三 吸附、再生動作時序圖

表一 吸附、再生動作時序圖說明

OA段 AB段 BC段 CO段 OA段 AB段 BC段 CO段

A塔 吸附 靜止 再生 均壓 吸附

B塔 靜止 再生 均壓 吸附 吸附

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