天然氣壓縮機(jī)組PG-PL調(diào)速器膜片式聯(lián)軸節(jié)斷裂故障分析與處理

邵　軍，樊雙新，李志英

(河南能源化工集團(tuán)中原大化公司化肥事業(yè)部合成氨廠，河南 濮陽(yáng)　457004)

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天然氣壓縮機(jī)組PG-PL調(diào)速器膜片式聯(lián)軸節(jié)斷裂故障分析與處理

邵軍，樊雙新，李志英

(河南能源化工集團(tuán)中原大化公司化肥事業(yè)部合成氨廠，河南 濮陽(yáng)457004)

摘要：針對(duì)天然氣壓縮機(jī)組WOODWARD(伍德瓦特)PG-PL調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成和工作原理以及PG-PL調(diào)速器的結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，深層次的剖析了PG-PL調(diào)速器膜片式聯(lián)軸節(jié)斷裂的動(dòng)作過(guò)程。在其斷裂后，做出了及時(shí)的調(diào)整和處理，為避免因機(jī)組轉(zhuǎn)速大幅度的波動(dòng)使系統(tǒng)難以調(diào)整而造成被迫停車(chē)提供了重要的參考依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：PG-PL調(diào)速器；膜片式聯(lián)軸節(jié)；比例杠桿；錯(cuò)油門(mén)滑閥；油動(dòng)機(jī)；二次油；控制滑閥；緩沖器活塞；喘振

1概述

河南省能源化工集團(tuán)中原大化公司年產(chǎn)300 kt合成氨裝置，是我國(guó)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，具有八十年代國(guó)際先進(jìn)水平的大型合成氨裝置。它以天然氣為原料，日產(chǎn)合成氨1000t．采用UHDE-AMV低能耗工藝流程。其中合成氨廠有一臺(tái)重要的壓縮設(shè)備-天然氣壓縮機(jī)01K001，它的作用是將界區(qū)外送來(lái)的設(shè)計(jì)壓力為0.18MPa、溫度30°C的天然氣經(jīng)過(guò)壓縮加壓至5.25MPa，然后與中壓蒸汽按一定比例混合后送往一段轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行反應(yīng)。天然氣壓縮機(jī)01K001是由杭汽生產(chǎn)的型號(hào)為NK32/26的凝汽式汽輪機(jī)01MT01驅(qū)動(dòng)，采用WOODWARD(伍德瓦特)PG-PL調(diào)速器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。其動(dòng)作轉(zhuǎn)速為7560RPM，正常轉(zhuǎn)速為9200RPM，報(bào)警轉(zhuǎn)速為10102RPM，跳車(chē)轉(zhuǎn)速為11184RPM。天然氣壓縮機(jī)01K001設(shè)有防喘振閥FIC01002來(lái)預(yù)防壓縮機(jī)喘振并調(diào)節(jié)負(fù)荷，正常生產(chǎn)時(shí)此閥為關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)壓縮機(jī)出口的低流量訊號(hào)出現(xiàn)時(shí)，F(xiàn)IC01002自動(dòng)打開(kāi)，于是氣體便從壓縮機(jī)出口返回進(jìn)口，使通過(guò)壓縮機(jī)的氣量加大到規(guī)定的喘振流量以上(此閥其實(shí)就是壓縮機(jī)進(jìn)口到出口的旁路閥)。其防喘振流量設(shè)計(jì)值為27.9km3/h。天然氣壓縮機(jī)進(jìn)口壓力設(shè)計(jì)值0.145MPa、低報(bào)警為0.08MPa。低聯(lián)鎖為0.06MPa。

汽輪機(jī)軸通過(guò)膜片式聯(lián)軸節(jié)與減速齒輪的傳動(dòng)軸相聯(lián)接，而減速齒輪帶動(dòng)一根蝸桿，通過(guò)與之嚙合的蝸輪將調(diào)速器的輸入信號(hào)(汽輪機(jī)的速度信號(hào)SHIC01001)傳遞給PG-PL調(diào)速器(參見(jiàn)圖4、圖5)。PG-PL調(diào)速器的輸出信號(hào)通過(guò)彈簧支撐的活塞沖程運(yùn)動(dòng)顯示出來(lái)，并傳送到比例杠桿AC的自由端(A點(diǎn))。芯桿(可轉(zhuǎn)換為支點(diǎn)B點(diǎn))安裝在啟動(dòng)滑閥的下端，另一端(C點(diǎn))則連接到變換器滑動(dòng)套筒上，而套筒繞隨動(dòng)活塞轉(zhuǎn)。隨動(dòng)活塞和滑動(dòng)套筒上各有一排放油孔，可以控制油的排放量，排油量的多少取決于隨動(dòng)活塞和滑動(dòng)套筒上排油孔相互重疊的量，如果滑動(dòng)套筒移動(dòng)，排油孔重疊的量將改變，放油孔排油面積改變，排油量改變，于是二次油壓改變，由于二次油壓通過(guò)阻尼器(阻尼器：防止二次油系統(tǒng)中出現(xiàn)的振動(dòng)被傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制活塞，起減震、緩沖作用)連接在錯(cuò)油門(mén)滑閥下面，其推動(dòng)滑閥使其改變了原有位置，于是油動(dòng)機(jī)活塞上、下油腔室油量發(fā)生變化，上、下腔室的力量平衡被打破，油動(dòng)機(jī)活塞移動(dòng)，并帶動(dòng)杠桿開(kāi)大或關(guān)小蒸汽調(diào)節(jié)閥，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)速的調(diào)整。(圖1所示)

2PG-PL調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成與工作原理

2.1　PG-PL調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成

天然氣壓縮機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)由感應(yīng)機(jī)構(gòu)、信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)、反饋機(jī)構(gòu)和蒸汽調(diào)節(jié)閥及啟動(dòng)裝置等組成。每一個(gè)機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)運(yùn)行，共同組成了PG-PL調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

2.1.1感應(yīng)機(jī)構(gòu)(伍德瓦特PG-PL調(diào)速器)

當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，PG-PL調(diào)速器將信號(hào)放大并輸出位移信號(hào)，傳遞至信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。

2.1.2信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(變換器)

當(dāng)PG-PL調(diào)速器輸出的位移信號(hào)(A點(diǎn))發(fā)生變化，其作用在比例杠桿AC上(B為支點(diǎn))，改變了滑動(dòng)套筒與隨動(dòng)活塞的相對(duì)位移(C點(diǎn))，導(dǎo)致了排油量變化和二次油壓變化。于是PG-PL調(diào)速器的位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為油壓的變化信號(hào)送至放大、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2.1.3放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)(錯(cuò)油門(mén)、油動(dòng)機(jī))

當(dāng)二次油壓發(fā)生變化時(shí)，錯(cuò)油門(mén)滑閥離開(kāi)中間位置，由接口通入的控制油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞上腔室或下腔室。油動(dòng)機(jī)活塞在油壓差的作用下向下或向上移動(dòng)，并帶動(dòng)杠桿將蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)大或關(guān)小，改變機(jī)組的轉(zhuǎn)速。

2.1.4反饋機(jī)構(gòu)

油動(dòng)機(jī)活塞移動(dòng)的同時(shí)復(fù)原滑板也移動(dòng)，推動(dòng)角架順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。使壓縮彈簧壓迫或放松對(duì)錯(cuò)油門(mén)滑閥上的力，于是錯(cuò)油門(mén)滑閥便向于初始運(yùn)動(dòng)方向相反的方向移動(dòng)，使其回到中間位置，油動(dòng)機(jī)活塞停止運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定在一個(gè)新的位置。調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束。

2.1.5蒸汽調(diào)節(jié)閥

改變進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量最終完成控制機(jī)組轉(zhuǎn)速的任務(wù)。

2.1.6啟動(dòng)器(啟動(dòng)手輪)

利用啟動(dòng)器可開(kāi)啟速閉閥、啟動(dòng)汽輪機(jī)。它是汽輪機(jī)從啟動(dòng)到調(diào)速器投入工作之前這段過(guò)程中的操作部件。

在啟動(dòng)汽輪機(jī)時(shí)，首先松開(kāi)鎖緊螺母，用啟動(dòng)手輪將速閉閥(緊急停車(chē)閥)全開(kāi)，再逐漸將蒸汽調(diào)節(jié)閥打開(kāi)，機(jī)組隨之升速，直到調(diào)速器投入工作后，再轉(zhuǎn)動(dòng)啟動(dòng)手輪就不能再升速了，此時(shí)的機(jī)組轉(zhuǎn)速稱(chēng)為調(diào)速器最低動(dòng)作轉(zhuǎn)速，將啟動(dòng)手輪用鎖緊螺母鎖死后。交于PG-PL調(diào)速器用控制氣壓進(jìn)行控制。

2.2　調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理

2.2.1機(jī)組的啟動(dòng)

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)PG-PL調(diào)速器啟動(dòng)手輪控制啟動(dòng)滑閥在位置5。

危急遮斷器跳閘(遮斷器滑閥由正常的位置a瞬間移至跳車(chē)位置b)機(jī)組跳車(chē)，跳車(chē)油立即排放泄出，盤(pán)狀活塞在彈簧力作用下隨即與筒狀活塞脫開(kāi)，并帶動(dòng)閥桿向閥門(mén)關(guān)閉方向快速移動(dòng)將速閉閥迅速關(guān)閉，筒狀活塞原位不動(dòng)。另一路二次油則立即泄壓至零，使錯(cuò)油門(mén)滑閥位置下移，控制油快速進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下腔室，活塞帶動(dòng)杠桿將蒸汽調(diào)節(jié)閥迅速關(guān)閉，切斷蒸汽，汽輪機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，首先松開(kāi)鎖緊螺母，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)手輪，使啟動(dòng)滑閥套筒內(nèi)的啟動(dòng)滑閥上移，此時(shí)芯桿(芯桿為十字形結(jié)構(gòu)，中間圓盤(pán)狀凸起處的上、下面各有一彈簧，上部彈簧與啟動(dòng)滑閥接觸，下部與啟動(dòng)滑閥套筒內(nèi)底接觸)將隨啟動(dòng)滑閥運(yùn)動(dòng)，在芯桿下端裝有限制環(huán)，芯桿會(huì)向上運(yùn)動(dòng)受到限制環(huán)的限制。當(dāng)限制環(huán)與啟動(dòng)滑閥套筒相碰時(shí)，芯桿不再向上運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)滑閥在壓縮彈簧的作用下仍舊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。然后再旋轉(zhuǎn)手輪直至將啟動(dòng)滑閥上移至圖中位置1(準(zhǔn)備啟動(dòng)位置)。

圖1　PG-PL調(diào)速器的調(diào)節(jié)系統(tǒng)

電磁閥復(fù)位、危機(jī)遮斷器復(fù)位(使遮斷器滑閥在a的位置)。經(jīng)單向閥、電磁閥、危急遮斷器、啟動(dòng)滑閥的控制油進(jìn)入速閉閥筒狀活塞后油腔室內(nèi)(此油腔室內(nèi)進(jìn)入的油被稱(chēng)為開(kāi)車(chē)油)，速閉閥盤(pán)狀活塞前油腔室(此油腔室內(nèi)進(jìn)入的油被稱(chēng)為跳車(chē)油)與排油口接通，于是，在油壓的作用下，筒狀活塞壓縮筒狀活塞內(nèi)的彈簧使其緩慢移向盤(pán)狀活塞(向速閉閥關(guān)閥方向移動(dòng))并緊靠在一起。

逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)手輪，使啟動(dòng)滑閥向下移動(dòng)至圖中位置2，跳車(chē)油排油口關(guān)閉，開(kāi)車(chē)油充油，速閉閥仍處于關(guān)閥狀態(tài)。

當(dāng)啟動(dòng)滑閥向下移動(dòng)至圖中位置3時(shí)，開(kāi)車(chē)油排油口關(guān)閉，跳車(chē)油進(jìn)油口打開(kāi)，油緩慢充入盤(pán)狀活塞前油腔，但開(kāi)車(chē)油并未泄掉，此時(shí)，開(kāi)車(chē)油、跳車(chē)油共存。

當(dāng)啟動(dòng)手輪滑閥向下移動(dòng)至圖中位置4時(shí)，開(kāi)車(chē)油排油口打開(kāi)，筒狀活塞與盤(pán)狀活塞構(gòu)成的整體，在油壓差的作用下向開(kāi)閥方向移動(dòng)。并最終打開(kāi)速閉閥。蒸汽進(jìn)入到蒸汽調(diào)節(jié)閥前。

當(dāng)啟動(dòng)滑閥向下移動(dòng)至圖中位置5時(shí)，開(kāi)車(chē)油排油口關(guān)閉，跳車(chē)油腔室內(nèi)處于充油狀態(tài)。速閉閥始終在開(kāi)閥位置。

再緩慢逆時(shí)針下旋手輪，啟動(dòng)滑閥壓縮芯桿中間處圓盤(pán)狀凸起處的上、下部彈簧，其推動(dòng)芯桿下移，于是芯桿下部開(kāi)始接觸并壓迫比例杠桿AC，此時(shí)在比例杠桿AC中是以A點(diǎn)為支點(diǎn)，來(lái)調(diào)節(jié)C點(diǎn)(滑動(dòng)套筒與隨動(dòng)滑閥的相對(duì)位置)，隨動(dòng)活塞和滑動(dòng)套筒上排油孔相互重疊的量變小，排油面積減小、二次油壓建立并逐漸升高、推動(dòng)錯(cuò)油門(mén)滑閥向上移動(dòng)，由接口通入的控制油便進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞上腔室，而下腔室則與排油相通。油動(dòng)機(jī)活塞在油壓差的作用下向下移動(dòng)，并帶動(dòng)杠桿將蒸汽調(diào)節(jié)閥逐漸開(kāi)大，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，當(dāng)二次油壓達(dá)0.15MPa左右時(shí)，蒸汽沖動(dòng)汽輪機(jī)于是機(jī)組啟動(dòng)。

接著按升速曲線繼續(xù)下旋手輪升速，當(dāng)啟動(dòng)滑閥下部芯桿達(dá)到最低極限位置時(shí)，即變?yōu)橹c(diǎn)B，于是完成了由支點(diǎn)A到支點(diǎn)B的轉(zhuǎn)換。此時(shí)的轉(zhuǎn)速7560rpm即為調(diào)速器動(dòng)作轉(zhuǎn)速，機(jī)組的二次油壓在0.31MPa左右。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速由PG-PL調(diào)速器進(jìn)行調(diào)節(jié)(通過(guò)調(diào)整控制氣壓)時(shí)，則是以B點(diǎn)為支承點(diǎn)通過(guò)改變A的上下位移來(lái)調(diào)整C點(diǎn)(隨動(dòng)活塞和滑動(dòng)套筒排油孔相互重疊的泄油量)，使二次油壓發(fā)生變化借此實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的控制(示意簡(jiǎn)圖如圖1所示)。

2.2.2機(jī)組的調(diào)節(jié)過(guò)程

PG-PL調(diào)速器輸出一個(gè)向上位移信號(hào)(A點(diǎn)上移)，并通過(guò)比例杠桿AC作用在變換器上，使變換器上滑動(dòng)套筒(C點(diǎn))以B點(diǎn)為支點(diǎn)向下移動(dòng)，排油口被關(guān)小，排油量減少，二次油壓升高，作用在錯(cuò)油門(mén)滑閥下方的二次油便推動(dòng)錯(cuò)油門(mén)滑閥向上移動(dòng)，使控制油通入油動(dòng)機(jī)活塞的上腔室，油動(dòng)機(jī)活塞的下腔室則與回油相通，油動(dòng)機(jī)活塞向下移動(dòng)，并帶動(dòng)杠桿開(kāi)大蒸汽調(diào)節(jié)閥，進(jìn)汽量增加，于是機(jī)組轉(zhuǎn)速上升。

油動(dòng)機(jī)活塞向下移的同時(shí)，復(fù)原滑板也下移，角架便逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將錯(cuò)油門(mén)滑閥上的彈簧壓縮，迫使錯(cuò)油門(mén)滑閥向下移動(dòng)，回到中間位置，又擋住控制油通向油動(dòng)機(jī)活塞上下腔的油口，油動(dòng)機(jī)活塞停止運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定在一個(gè)新的位置。

PG-PL調(diào)速器輸出向下位移信號(hào)(A點(diǎn)下移)與輸出向上位移信號(hào)道理相同，動(dòng)作相反，不再贅述。

圖2　PG-PL調(diào)速器的結(jié)構(gòu)

3PG-PL調(diào)速器的結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程

3.1　調(diào)速器的組成

3.1.1供油系統(tǒng)

PG-PL調(diào)速器有自己?jiǎn)为?dú)的供油系統(tǒng)。齒輪油泵通過(guò)齒輪與PG-PL調(diào)速器驅(qū)動(dòng)軸連接，它向轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)式的錯(cuò)油門(mén)套筒、轉(zhuǎn)速給定控制套筒和蓄能器提供調(diào)速油。蓄能器活塞上部有彈簧，當(dāng)調(diào)速器控制油作用在活塞上的力大于彈簧的力時(shí)，活塞被推上，泄油口打開(kāi)，一部分油返回調(diào)速器油箱，使油壓在可控制范圍。蓄能器的另一個(gè)作用是當(dāng)油泵短時(shí)間不供油時(shí)，它可以暫時(shí)供油。油泵的吸油端和排油端各設(shè)兩個(gè)彈子閥，它們是單向閥用以防止油倒流。這種彈子閥的作用不受油泵旋轉(zhuǎn)方向的影響，當(dāng)油泵順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥的單項(xiàng)效果依然不變。

3.1.2調(diào)速器的控制滑閥

控制滑閥是調(diào)速油系統(tǒng)的控制樞紐，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)式錯(cuò)油門(mén)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)，飛錘固定在旋轉(zhuǎn)式錯(cuò)油門(mén)套筒上端，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)飛錘。飛錘轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力轉(zhuǎn)變成一個(gè)向上的力，這個(gè)力趨向于把控制滑閥舉起。離心力與調(diào)速器彈簧向下的力方向相反，當(dāng)二力相等時(shí)，飛錘將處于垂直位置，控制滑閥的擋圈將蓋住旋轉(zhuǎn)式錯(cuò)油門(mén)套筒上的控制油口Ⅱ。沒(méi)有油進(jìn)出調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞。發(fā)動(dòng)機(jī)按原速運(yùn)轉(zhuǎn)。在調(diào)速器彈簧的下部裝有止推軸承，它的作用在于能使旋轉(zhuǎn)式錯(cuò)油門(mén)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，控制滑閥不轉(zhuǎn)，采用這樣的結(jié)構(gòu)可以保證套筒和控制滑閥的摩擦力減到最小，使相對(duì)移動(dòng)更加靈敏。

3.1.3調(diào)速器油動(dòng)機(jī)

PG-PL型調(diào)速器不直接用調(diào)速器油動(dòng)機(jī)控制蒸汽調(diào)節(jié)閥，而要再經(jīng)過(guò)一次放大機(jī)構(gòu)(即再裝上一套錯(cuò)油門(mén)和油動(dòng)機(jī))去控制其開(kāi)度。PG-PL調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞上側(cè)有一彈簧，下側(cè)與緩沖系統(tǒng)相連。當(dāng)控制油口Ⅱ被打開(kāi)時(shí)，活塞上、下兩側(cè)的力不相等，使活塞發(fā)生位移，于是輸出了改變轉(zhuǎn)速的位移信號(hào)。

3.1.4緩沖系統(tǒng)

由緩沖器活塞、緩沖器彈簧和補(bǔ)償針閥組成的緩沖補(bǔ)償系統(tǒng)位于旋轉(zhuǎn)式錯(cuò)油門(mén)套筒和調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞之間，控制滑閥上、下移動(dòng)會(huì)使調(diào)速油從旋轉(zhuǎn)式錯(cuò)油門(mén)套筒流入或流出緩沖系統(tǒng)和調(diào)速器油動(dòng)機(jī)中，使調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞上升或下降，于是便輸出了改變轉(zhuǎn)速的位移信號(hào)。

在緩沖系統(tǒng)中油不論向那一個(gè)方向流動(dòng)都會(huì)帶動(dòng)緩沖器活塞向流動(dòng)的方向移動(dòng)，壓縮一個(gè)緩沖彈簧同時(shí)釋放另一個(gè)彈簧。由于這種作用在緩沖器活塞的兩邊產(chǎn)生一個(gè)很小的油壓差，較高壓力在受壓縮彈簧的對(duì)面?zhèn)?，這種油壓差傳遞到控制滑閥上的補(bǔ)償活塞的上面和下面的空間，產(chǎn)生一向上或向下的力，當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)整后它有助于使控制滑閥再次回到中間位置。

當(dāng)油流經(jīng)補(bǔ)償針閥時(shí)，作用在控制滑閥補(bǔ)償活塞上、下的力逐漸相等，飛錘將保持其垂直位置，控制滑閥回中并始終將控制油口Ⅱ關(guān)閉，油動(dòng)機(jī)活塞在新的工作位置保持不變。在緩沖器活塞兩側(cè)的油壓逐漸平衡過(guò)程中，緩沖器活塞被它的彈簧推回到中間位置。

3.1.5變速機(jī)構(gòu)

機(jī)組需要改變轉(zhuǎn)速時(shí)，除改變控制氣壓調(diào)整轉(zhuǎn)速(氣動(dòng)調(diào)速)外，還可以采用手動(dòng)調(diào)速(手動(dòng)轉(zhuǎn)速調(diào)整旋鈕)進(jìn)行調(diào)整。

3.1.6最高轉(zhuǎn)速限制閥

在轉(zhuǎn)速給定油缸的頂部有一只安全閥，此安全閥是單向閥，來(lái)控制調(diào)速器的最高轉(zhuǎn)速。當(dāng)不斷調(diào)高速度，調(diào)速繼動(dòng)活塞位置不斷下移，在達(dá)到最大整定速度時(shí)，接在調(diào)速繼動(dòng)活塞桿上的凸緣上的限制閥調(diào)整螺釘便頂開(kāi)最高轉(zhuǎn)速限制閥的彈子，于是調(diào)速油泄入油箱，速度再不能調(diào)高。不論用氣動(dòng)調(diào)速或手動(dòng)調(diào)速，最高轉(zhuǎn)速限制閥都是有效的。

3.1.7活塞限位螺釘

當(dāng)調(diào)速器工作失靈時(shí)，用活塞限位螺釘來(lái)限制調(diào)速繼動(dòng)活塞升到頂以至和缸頂相碰，并使存油排完，這些的措施可以使汽輪機(jī)再次啟動(dòng)時(shí)方便些。

3.2　PG-PL調(diào)速器的工作過(guò)程

3.2.1變速調(diào)節(jié)

增速：控制氣壓增加，壓縮波紋管，轉(zhuǎn)速給定控制滑閥下移，控制油口Ⅰ被打開(kāi)，調(diào)速油流入轉(zhuǎn)速給定油缸，迫使調(diào)速繼動(dòng)活塞向下移動(dòng)，壓縮調(diào)速器彈簧。飛錘向內(nèi)收縮，帶動(dòng)控制滑閥下移，并打開(kāi)控制油口Ⅱ，調(diào)速油流入緩沖器活塞左側(cè)，在油壓的作用下，緩沖器活塞便向右移動(dòng)，并把等量的油推入到調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞下部，使調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞上移，輸出開(kāi)大調(diào)節(jié)閥提高轉(zhuǎn)速的位移信號(hào)。與此同時(shí)，緩沖器活塞的向右移動(dòng)，使活塞左側(cè)的油壓比緩沖器活塞右側(cè)的油壓高，于是在補(bǔ)償活塞上產(chǎn)生一個(gè)向上的作用力，此作用力一直要增加到克服調(diào)速器彈簧的力，并且迫使控制滑閥上升得足以蓋住控制油口Ⅱ?yàn)橹埂．?dāng)控制油口Ⅱ被蓋住時(shí)，飛錘再次回落到垂直位置，而調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞就停止在新的符合要求的位置，不再移動(dòng)。

3.2.2等速調(diào)節(jié)

當(dāng)汽輪機(jī)-壓縮機(jī)組不需要改變轉(zhuǎn)速時(shí)，控制氣壓不變。這時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)保證機(jī)組轉(zhuǎn)速不變。由于某些原因，機(jī)組轉(zhuǎn)速升高，飛錘離心力增加，向外張開(kāi)，使控制滑閥向上，打開(kāi)控制油口Ⅱ，緩沖器活塞左邊與排油相通，活塞向左移動(dòng)，油動(dòng)機(jī)活塞下側(cè)的油流入緩沖器活塞右側(cè)，使調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞向下移動(dòng)，輸出關(guān)小蒸汽調(diào)節(jié)閥降低轉(zhuǎn)速的位移信號(hào)。與此同時(shí)在控制滑閥補(bǔ)償活塞上面的力大于下面的力，補(bǔ)償活塞向下移動(dòng)，使控制滑閥回中，飛錘回中，飛錘又回到豎直位置，關(guān)閉控制油口Ⅱ，使調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞停止運(yùn)動(dòng)。同時(shí)由于經(jīng)過(guò)補(bǔ)償針閥處泄油，緩沖器活塞已經(jīng)回到中間位置，機(jī)組轉(zhuǎn)速又回到原來(lái)轉(zhuǎn)速。無(wú)論變速調(diào)節(jié)還是等速調(diào)節(jié)，機(jī)組的減速與機(jī)組升速道理相同，動(dòng)作相反，不再贅述。調(diào)速器中的操作程序或多或少是同時(shí)進(jìn)行的，而不是像上面所述那樣一步一步進(jìn)行的。

4運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及分析

4.1　運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題與處理

2014年5月17日上午10點(diǎn)，合成氨廠主控室操作顯示屏突然出現(xiàn)異?，F(xiàn)象：天然氣壓縮機(jī)組的轉(zhuǎn)速信號(hào)忽然消失，蒸汽耗汽量迅速達(dá)到滿(mǎn)量程，生產(chǎn)負(fù)荷已經(jīng)超過(guò)滿(mǎn)負(fù)荷，達(dá)到正常生產(chǎn)時(shí)的104%?，F(xiàn)場(chǎng)天然氣壓縮機(jī)組出現(xiàn)異常聲音，二次油壓升至最大、蒸汽調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，壓縮機(jī)的振動(dòng)、軸位移、軸承溫度都有不同程度的上漲(表1所示，表中機(jī)組振動(dòng)、軸位移、軸承溫度均為每組監(jiān)視數(shù)據(jù)中的最大值)，整個(gè)合成氨裝置開(kāi)始出現(xiàn)大幅波動(dòng)。面對(duì)這突如其來(lái)的緊急情況，主控人員一方面馬上打開(kāi)壓縮機(jī)防喘振閥FIC 01002來(lái)降低負(fù)荷，另一方面立即通知壓縮崗位操作人員，迅速將壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速降至正常水平(此時(shí)控制室通過(guò)調(diào)整PG-PL調(diào)速器控制氣壓降低機(jī)組轉(zhuǎn)速已無(wú)法實(shí)現(xiàn))，避免了出現(xiàn)因蒸汽系統(tǒng)、工藝氣系統(tǒng)的無(wú)法調(diào)節(jié)而造成跳車(chē)。壓縮操作人員火速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，立即判斷：天然氣壓縮機(jī)組PG-PL調(diào)速器膜片式聯(lián)軸節(jié)已經(jīng)斷裂。于是馬上松開(kāi)PG-PL調(diào)速器啟動(dòng)手輪鎖緊螺母，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)手輪，將機(jī)組轉(zhuǎn)速快速、平穩(wěn)得降至正常值。操作過(guò)程中：一、既要避免由于機(jī)組轉(zhuǎn)速突升，可能導(dǎo)致的壓縮機(jī)進(jìn)口壓力低聯(lián)鎖跳車(chē)；二、在降速過(guò)程中又要避免造成汽輪機(jī)蒸汽系統(tǒng)大幅波動(dòng)而殃及整個(gè)蒸汽管網(wǎng)，使其調(diào)整困難。這樣得不償失。這不僅是對(duì)壓縮操作人員水平的一種檢驗(yàn)，更是挑戰(zhàn)。操作人員準(zhǔn)確判斷、及時(shí)分析和果斷地處理，才避免了壓縮機(jī)跳車(chē)的危險(xiǎn)。由此可見(jiàn)，針對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的準(zhǔn)確判斷是必須的，也是非常必要的。

當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速降至正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速后，穩(wěn)定工況。并通知機(jī)組工程師，等候命令做進(jìn)一步處理。隨后，壓縮崗位操作人員配合檢修工程師打開(kāi)汽輪機(jī)膜片式聯(lián)軸節(jié)與調(diào)速器相連的齒輪箱上部直徑為30mm的排油煙孔的帽蓋，用細(xì)鐵絲插入，發(fā)現(xiàn)調(diào)速器輸入齒輪軸沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)的痕跡，再次確認(rèn)了調(diào)速器與汽輪機(jī)的膜片式聯(lián)軸節(jié)斷裂。隨后在2014年6月底設(shè)備短停搶修時(shí)，檢修人員打開(kāi)天然氣壓縮機(jī)組調(diào)速器聯(lián)軸節(jié)箱蓋時(shí)發(fā)現(xiàn)PG-PL調(diào)速器膜片式聯(lián)軸節(jié)已經(jīng)徹底扭斷(如圖3和圖4所示)，進(jìn)一步驗(yàn)證了操作人員對(duì)問(wèn)題的準(zhǔn)確判斷。

表1　天然氣壓縮機(jī)組PG-PL調(diào)速器膜片式聯(lián)軸節(jié)斷裂前后數(shù)據(jù)對(duì)比

4.2　理論分析

天然氣壓縮機(jī)組PG-PL調(diào)速器膜片式聯(lián)軸節(jié)突然斷裂，減速齒輪于是失去動(dòng)力迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而減速齒輪帶動(dòng)的蝸桿、蝸輪所驅(qū)動(dòng)的PG-PL調(diào)速器所感測(cè)的轉(zhuǎn)速信號(hào)SHIC01001迅速消失，轉(zhuǎn)速由8690rpm立即變?yōu)椤?”。通過(guò)齒輪與PG-PL調(diào)速器驅(qū)動(dòng)軸連接的齒輪油泵停止運(yùn)行，調(diào)速油壓低，蓄能器活塞下移，將蓄能器內(nèi)的調(diào)速器油擠出。在 PG-PL調(diào)速器內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的飛錘將因?yàn)槭ルx心力，立即向里收縮，其帶動(dòng)控制滑閥快速下移至最底端，控制滑閥的控制油口Ⅱ瞬間被開(kāi)至最大，調(diào)速油立即流入緩沖器活塞左側(cè)腔室，并通過(guò)油壓作用推動(dòng)緩沖器活塞快速右移，致使調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞下部腔室快速進(jìn)油。于是調(diào)速器油動(dòng)機(jī)活塞被推至最高位置，也就是比例杠桿的自由端A點(diǎn)上移到了最高位。此時(shí)的比例杠桿AC是以B為支點(diǎn)，于是C點(diǎn)(滑動(dòng)套筒)則下移到最低位置?；瑒?dòng)套筒與隨動(dòng)活塞排油孔重疊的量迅速減少到零，放油孔排油被關(guān)，二次油壓力則立即升至最大，并快速推動(dòng)錯(cuò)油門(mén)滑閥上移至最高位，控制油通入油動(dòng)機(jī)活塞的上側(cè)腔室，油動(dòng)機(jī)活塞的下側(cè)腔室與回油相通，于是油動(dòng)機(jī)活塞迅速下移到最低位，帶動(dòng)杠桿將蒸汽調(diào)節(jié)閥全開(kāi)。耗汽量滿(mǎn)量程，機(jī)組轉(zhuǎn)速迅速升高。(若在冬季超低負(fù)荷工況下，極易引起壓縮機(jī)吸入能力陡增致使進(jìn)口壓力快速降低而誘發(fā)低聯(lián)鎖而造成機(jī)組跳車(chē))

在調(diào)速器內(nèi)：當(dāng)活塞桿帶動(dòng)限制閥調(diào)整螺釘下移并接觸到最高速限制閥時(shí)，限制閥調(diào)整螺釘頂至最高速限制閥，轉(zhuǎn)速給定油缸泄油。使機(jī)組避免超速跳車(chē)。

活塞桿帶動(dòng)反饋杠桿右側(cè)下移，滾花螺母順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，反饋彈簧拉動(dòng)轉(zhuǎn)速給定控制滑閥上移直至最頂端，并緊緊拉住手動(dòng)低轉(zhuǎn)速限位螺釘，使它與反饋杠桿接觸?？刂茪鈮阂巡荒苓M(jìn)行調(diào)節(jié)。此時(shí)天然氣壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速實(shí)際已降至調(diào)速器動(dòng)作轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速給定控制滑閥被上拉時(shí)，控制油口I被打開(kāi)，轉(zhuǎn)速給定油缸內(nèi)的調(diào)速油被泄掉，同樣也有避免機(jī)組超速的作用。(參見(jiàn)圖2)蓄能器內(nèi)的調(diào)速器油除殘存在油管內(nèi)的油外，全部返回調(diào)速器油箱，因此油位要比正常運(yùn)行時(shí)稍高。PG-PL調(diào)速器失去調(diào)速油而喪失了調(diào)節(jié)功能。

松開(kāi)手輪上的鎖緊螺母，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，套筒內(nèi)的芯桿隨啟動(dòng)滑閥上移，在比例杠桿AC中，A(PG-PL調(diào)速器)為死點(diǎn)，中間支撐點(diǎn)B上移，于是C點(diǎn)滑動(dòng)套筒跟著上移，致使滑動(dòng)套筒與隨動(dòng)活塞的重疊度增大，排油量增加，造成二次油壓降低，錯(cuò)油門(mén)滑閥下移，由接口通入的控制油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下腔室，上腔室接通回油，油動(dòng)機(jī)活塞在油壓差的作用下向上移動(dòng)，并帶動(dòng)杠桿將蒸汽調(diào)節(jié)閥關(guān)小，減少了進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量，機(jī)組的轉(zhuǎn)速下降。停止旋轉(zhuǎn)手輪，芯桿下部支撐點(diǎn)B不再移動(dòng)，比例杠桿C點(diǎn)也不再移動(dòng)，二次油壓不再發(fā)生變化，油動(dòng)機(jī)上下腔油量不再變化，油動(dòng)機(jī)活塞不再移動(dòng)，進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量不再變化，于是機(jī)組轉(zhuǎn)速不再變化，機(jī)組轉(zhuǎn)速處于手動(dòng)控制狀態(tài)。

由于PG-PL調(diào)速器膜片式聯(lián)軸節(jié)斷裂，導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)速無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得整個(gè)系統(tǒng)工況出現(xiàn)調(diào)節(jié)滯后。更甚者，若出現(xiàn)緊急狀況時(shí)，則有可能會(huì)因?yàn)檎{(diào)節(jié)不及時(shí)而造成跳車(chē)。

圖3　機(jī)組停車(chē)后拆下的已扭斷的PG-PL調(diào)速器膜片式聯(lián)軸節(jié)碎片

圖4　PG-PL調(diào)速器膜片式聯(lián)軸節(jié)實(shí)際位置

圖5　PG-PL調(diào)速器

5結(jié)束語(yǔ)

在日常生產(chǎn)過(guò)程中，熟悉并掌握設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理，在正常生產(chǎn)和學(xué)習(xí)中注重交流和積累。有助于我們遇到緊急狀態(tài)時(shí)做到臨危不亂，反應(yīng)迅速，準(zhǔn)確判斷，正確處理。快速準(zhǔn)確地找出問(wèn)題所在，避免事故擴(kuò)大。只有這樣，才能為設(shè)備安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行提供扎實(shí)的理論保證。

Fault Analysis and Treatment of Diaphragm-type Coupling Breakageof PG-PL Speed Regulator of Natural Gas Compressor

SHAOJun，F(xiàn)ANShuang-xin，LIZhi-ying

(Zhongyuan Dahua Company of Henan Energy Chemical Group，Puyang，457004)

Abstract：This article makes a detail description of structure and working principle of PG-PL speed regulator of natural gas compressor WOODWARD. It discusses the action process of diaphragm-type coupling breakage of PG-PL speed regulator. Some treatment suggestions are put forward.

Key words：PG-PL speed regulator；diaphragm-type coupling；ratio lever；oil engine；control slide valve；buffer piston；surge

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ113.25+11.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1003-6490(2015)01-0015-07

作者簡(jiǎn)介：邵軍(1967-)，男，河南開(kāi)封市人，1987年河南開(kāi)封化工技校畢業(yè)，技師，主要從事化工操作工作。

收稿日期：2014-01-09