淺析大型機組的聯鎖保護系統

徐向大

（中石化第十建設有限公司，山東 青島 266555）

常規的化工裝置中，壓縮機組及蒸汽透平系統的連鎖保護系統主要有：機組潤滑油路系統的聯鎖保護邏輯，機組干氣密封系統的聯鎖保護邏輯，機組盤車系統的聯鎖保護邏輯等。

1 機組油系統的聯鎖保護

1.1 油系統流程簡介

壓縮機組的油系統為強制供油系統，壓縮機和透平共用一個強制供油系統，整個壓縮機油系統分為兩路，一路為潤滑油系統，一路為控制油系統。圖1為典型壓縮機潤滑油系統圖。

圖1 潤滑油路系統流程簡圖

1.2 潤滑油主、輔油泵連鎖啟停保護邏輯

機組潤滑油站由主油泵、輔助油泵和緊急事故油泵組成。在機組正常運轉情況下，只開啟主油泵，輔助油泵處于“AUTO”投自動狀態，當潤滑油泵出口壓力低于報警設定值或者潤滑油總管壓力低于報警設定值時，輔助油泵聯鎖啟動，以保證機組潤滑油、控制油的正常供給壓力，輔助油泵在油壓恢復正常后，會自動停止運轉。緊急事故油泵在壓縮機停工及輔助油泵不能啟動時，為保證機組的安全，會自動聯鎖啟動，以維持透平的潤滑油供給，保證透平能夠正常盤車降溫。潤滑油主油泵的啟動，也要達到以一定的條件，才會自動發出“允許啟動”信號到電氣控制柜。

2 干氣密封系統的聯鎖保護

2.1 干氣密封系統的作用及氣體選用

壓縮機的干氣密封氣的選擇要求達到以下要求：

（1）向干燥氣體密封件表面提供清潔、干燥的密封氣體。

（2）向分離密封件提供清潔、干燥的分離氣體。

（3）對干燥氣體密封件和分離密封件的“良好狀態”進行監控。

壓縮機通常以氮氣作為分離氣體；以工藝氣體（惰性氣體）作為送往主密封的密封氣進氣，密封氣在壓縮機的整個運行過程中都要不斷地送入；使用氮氣作為輔助密封的中間氣體進氣，在將壓縮機停機的同時，為了防止工藝氣體從輔助放空閥泄露，應以大于放空閥壓力的中間氣體送入。

2.2 干氣密封系統控制流程

主密封氣首先經過過濾器中的固體顆粒后，在差壓控制閥的控制下進入壓縮機兩端的干氣密封一級密封腔中。大部分主密封氣通過梳齒密封進入壓縮機機體；少部分通過干氣密封的一級密封的動靜環之間的空隙，進入主密封氣泄漏至火炬系統。在壓縮機兩端的主密封氣泄漏至火炬管線上，各設有三個壓差指示器，監控主密封氣泄漏至火炬的泄露量。差壓指示器設有壓差高報警和高高聯鎖報警。在壓縮機兩端的主密封氣泄漏至火炬管線上，還各設有主密封氣泄漏至火炬流量指示儀。

對數據進行分析時使用SPSS 20.0統計學軟件，以[n（%）]表示計數資料，使用 χ2檢驗，以（±s）表示計量資料，采用t檢驗，多組間的比較采用F檢驗，進行Pearson相關分析，P＜0.05為差異有統計學意義。

干氣密封二次密封氣和隔離氣，一般采用的是0.6MPa的低壓氮氣，低壓氮氣首先經過過濾器中的固體顆粒后，經過自力式壓力調節閥控制壓力在0.4MPa后分為兩路：

一路作為二級密封氣總管分別進入低壓缸、高壓缸的干氣密封的二級密封腔中。大部分二級密封氣通過梳齒密封進入主密封氣泄漏至火炬系統管線，少部分二級密封氣通過干氣密封的二級密封的動靜環之間的空隙進入二級密封氣泄漏至大氣管線。

另一路作為隔離氣總管分別進入壓縮機低壓缸、高壓缸兩端的軸承與干氣密封之間的腔體中。部分隔離氣通過梳齒密封進入二級密封氣泄漏至大氣管線，部分隔離氣通過梳齒密封進入軸承箱中，通過呼吸閥排至大氣。

在低壓氮氣二次密封氣總管上設有安全閥，設定壓力一般為0.6MPa，保護二次密封氣不超壓。兩路外部密封氣與自身工藝氣之間設有自動切換閥，在壓縮機運行正常后可以將外部密封氣自動切換到自身工藝氣。

2.3 干氣密封增壓聯鎖保護邏輯

壓縮機組的氣體密封盤上裝有空氣驅動氣體增壓器，在壓力不足以保持送入機組密封所需要的流量時，該增壓器能夠提高密封氣體的壓力。主要用于壓縮機吹掃、預增壓、開車和停車時，密封氣壓力不足時使用。在壓縮機正常運行時，密封壓力足夠，不需要使用密封氣增壓系統。

以某裝置為例，在工藝氣壓力達到標稱5-10PSIG時，控制邏輯啟用增壓器，在密封氣差壓信號PDIT124A/124AA或者PDIT124B/124BB發出低于低流量報警信號時，激活氣體增壓器，這時聯鎖就會打開增壓器驅動隔離閥SDV-125，將儀表風送入增壓器，在增壓器的運行過程中，增壓器的速度是隨操作壓力的增加而降低的，增壓器是按照增壓器高位泄露信號與密封放空壓力變送器PDT-125一起工作的，如果壓力超過壓力變送器高值報警設定值，控制邏輯會關閉增壓器驅動隔離器SDV-125，并激活報警。

3 盤車裝置連鎖保護

3.1 盤車允許啟動連鎖保護

盤車投用前需確認機組潤滑油系統正常，盤車啟動有兩個條件，潤滑油總管壓力不低于工況要求壓力以及收到透平零轉速信號。

3.2 盤車電機的啟停邏輯保護

（1）在汽輪機就地或遠程啟停邏輯。就地儀表起停盤上有盤車自動或手動旋鈕，盤車電機可以就地啟動，也可以在中央控制室遠程啟動。其邏輯實現如圖2。

圖2 盤車電機啟動保護邏輯圖

（2）盤車電機控制邏輯如圖3。

圖3

4 案例分析

以空氣分離裝置大型壓縮機組為例。壓縮機組是由空氣壓縮機和氮氣壓縮機組成的壓縮機組。空氣離心壓縮機部分主要由離心壓縮機DMCL1204+2MCL1203與汽輪機NKS63/90組成；氮氣壓縮機部分由3BCL608與汽輪機NKS63/90組成；DMCL1204+2MCL1203為主空壓機型號，輸送介質為濕空氣；3BCL608為增壓壓縮機型號，輸送介質為純凈氮氣。本壓縮機組共分為三缸、六段、十五級，經過四次中間冷卻和兩次水氣分離；NKS63/90為驅動機冷凝式汽輪機型號，汽輪機為雙軸伸結構，排汽端與主空壓機相連，進氣端通過變速機驅動氮氣增壓機。主空壓機低壓缸、中壓缸、汽輪機、變速機和高壓缸（氮氣增壓機）之間均通過膜片聯軸器聯接。

本機組連鎖保護系統分為潤滑油系統保護連鎖啟機、連鎖停機、連鎖啟動輔助油泵及連鎖報警系統。