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迷宮壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)方式應(yīng)用探究

   【壓縮機(jī)網(wǎng)引言
 
  往復(fù)壓縮機(jī),是石化生產(chǎn)裝置中常用的一種壓縮機(jī),其選型依據(jù)通常是根據(jù)用戶需求氣量的z*大值來(lái)考慮,即壓縮機(jī)z*大排氣量要滿足用戶的z*大需求氣量。但是在實(shí)際生產(chǎn)使用過(guò)程中,會(huì)因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)種種原因,壓縮機(jī)的排氣量需要根據(jù)不同情況而改變。例如:由于用戶系統(tǒng)工藝或流程的原因,壓縮機(jī)上游的供氣量不足或者壓縮機(jī)下游的需求氣量減少等。在此種情況下,就需要在壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)壓縮機(jī)的排氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
 
  同時(shí),壓縮機(jī)氣量的合理調(diào)節(jié),為降低成本,節(jié)約能耗,提高投資效益,也具有重要的意義。
 
  針對(duì)以上情況,合理的氣量調(diào)節(jié)方式對(duì)往復(fù)壓縮機(jī)的節(jié)能降耗,降低生產(chǎn)成本和使用成本是非常有益的。
 
  本文針對(duì)上海某化工廠氟工裝置用迷宮往復(fù)壓縮機(jī),介紹一種組合式往復(fù)壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)方法。
 
  往復(fù)壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)方法
 
  目前,往復(fù)壓縮機(jī)普遍采用以下幾種氣量調(diào)節(jié)方法:
 
  1. 作用于氣體管路的調(diào)節(jié)方式
 
  作用于氣體管路的調(diào)節(jié)方式有進(jìn)氣節(jié)流調(diào)節(jié)和旁路管路調(diào)節(jié)。
 
  氣體管路進(jìn)氣節(jié)流調(diào)節(jié)是在壓縮機(jī)進(jìn)氣管路上安裝節(jié)流,通過(guò)節(jié)流開(kāi)度的調(diào)整來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)進(jìn)氣量,從而調(diào)節(jié)壓縮機(jī)排氣量。z*高可以關(guān)閉節(jié)流閥,截?cái)鄩嚎s機(jī)進(jìn)氣。優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是要改變壓縮機(jī)入口工況,對(duì)機(jī)組有運(yùn)行影響。
 
  旁路管路調(diào)節(jié)是將進(jìn)氣管與排氣管用旁通管路和旁通閥連通,使排出的高壓氣體返回低壓進(jìn)氣管,實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)流量調(diào)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,不影響壓縮機(jī)工況,缺點(diǎn)是不經(jīng)濟(jì),耗能大。
 
  2. 作用于氣閥的調(diào)節(jié)方式
 
  作用于氣閥的調(diào)節(jié)方式有全行程,壓開(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)和部分行程壓開(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)。
 
  全行程壓開(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)方式是壓縮機(jī)壓縮過(guò)程中,其中幾個(gè)進(jìn)氣閥在壓縮過(guò)程中全行程處于全開(kāi)狀態(tài),進(jìn)氣閥不吸氣,減少進(jìn)氣量。優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn),執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格低,缺點(diǎn)是只能安裝吸氣閥數(shù)量階段性調(diào)節(jié)氣量,氣量調(diào)節(jié)不連續(xù)。
 
  部分行程壓開(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié),是壓縮機(jī)壓縮過(guò)程中對(duì)所有進(jìn)氣閥在壓縮過(guò)程中部分行程處于打開(kāi)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)部分吸氣,控制進(jìn)氣量來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)氣量。優(yōu)點(diǎn)是氣量調(diào)節(jié)范圍廣,無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)裝置,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高昂。
 
  3. 作用于驅(qū)動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式
 
  作用于驅(qū)動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式,有停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)和變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
 
  驅(qū)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)是通過(guò)停止某臺(tái)或幾臺(tái)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)總排氣量調(diào)節(jié)的目的。其缺點(diǎn)是頻繁啟動(dòng),電網(wǎng)波動(dòng)較大,一段時(shí)間段內(nèi),單臺(tái)機(jī)組啟停次數(shù)受到限制。
 
  變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是利用驅(qū)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢變化,來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)組排氣量的調(diào)節(jié),由于不改變壓縮機(jī)本身的結(jié)構(gòu),對(duì)于多級(jí)壓縮機(jī)來(lái)說(shuō),也不會(huì)由于轉(zhuǎn)速的變化而導(dǎo)致級(jí)間壓力的重新分配,所以可以較為方便的實(shí)現(xiàn)排氣量的分級(jí)或連續(xù)調(diào)節(jié)。
 
  迷宮壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)方案設(shè)計(jì)
 
  1. 機(jī)組工藝背景
 
  氟化工裝置用迷宮壓縮機(jī)的工作介質(zhì)是具有毒性的,四氟化碳,三氟化氮等氣體的混合氣,根據(jù)工藝流程要求,將含氟氣體壓縮增壓到一定壓力,輸送進(jìn)反應(yīng)塔。在工藝流程的不同階段,反應(yīng)塔中合成反應(yīng)所需要的氣體流量是有差異,因此,需要調(diào)節(jié)生產(chǎn)反應(yīng)不同階段的壓縮機(jī)排氣量,以保證整個(gè)工藝的運(yùn)行。
 
  壓縮機(jī)的訂貨要求:壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力為0.1MPa(G),排氣壓力為3.0MPa(G),z*大氣量為117Nm3/h,壓縮機(jī)的氣量調(diào)節(jié)范圍在0~100%之間。
 
  2. 組合式方案確定
 
  在進(jìn)行壓縮機(jī)方案選擇時(shí),通過(guò)與用戶的充分溝通,以及對(duì)工藝具體了解,在考慮減少成本以及為用戶節(jié)能的目的下,采用分階段使用驅(qū)動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速及二反一旁調(diào)節(jié)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)氣量0~100%調(diào)節(jié)。具體的氣量調(diào)節(jié)方案為:
 
  ①.50%~100%之間的氣量調(diào)節(jié)由驅(qū)動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)
 
  驅(qū)動(dòng)機(jī)的z*高轉(zhuǎn)速定為980r/min,對(duì)應(yīng)100%氣量,根據(jù)壓縮機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的z*低要求,驅(qū)動(dòng)機(jī)的z*低轉(zhuǎn)速定為490r/min,對(duì)應(yīng)50%氣量,即,通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為490~980 r/min的調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)50%~100%之間的氣量調(diào)節(jié)。
 
 ?、?其余0~50%之間的氣量由二回一旁路的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)
 
  50%以下的氣量調(diào)節(jié)在控制驅(qū)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在490 r/min的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)二回一調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
 
  控制系統(tǒng)
 
  1. 變頻控制原理
 
  由于壓縮機(jī)排氣量與排氣壓力線性相關(guān),所以用排氣壓力作為排氣量的量化參數(shù)。壓縮機(jī)機(jī)組的正常出口壓力設(shè)為p0,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)壓力設(shè)為pZ,則駐p=(pZ-p0),根據(jù)駐p的大小情況,經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算,根據(jù)結(jié)果控制變頻器,合理調(diào)整驅(qū)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使實(shí)際排氣壓力與系統(tǒng)設(shè)定壓力基本符合。當(dāng)駐p>0時(shí),現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際排氣壓力偏高,可通過(guò)降低驅(qū)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,減小排氣壓力;駐p<0時(shí),說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際排氣壓力偏低,通過(guò)提高驅(qū)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,增大排氣壓力,如圖1所示。
 
迷宮壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)方式應(yīng)用探究
 
  2. 控制約束與補(bǔ)償
 
 ?。╝)控制約束50%~100%的氣量調(diào)節(jié),用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn),考慮機(jī)組潤(rùn)滑效果及躲避共振,驅(qū)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速約束在490~980r/min,工作頻率約束在25~50 Hz。
 
 ?。╞)控制補(bǔ)償0~50%的氣量調(diào)節(jié),由二回一旁路的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié),在驅(qū)動(dòng)機(jī)25Hz的工作頻率下,通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)閥開(kāi)度實(shí)現(xiàn),如圖2所示。
 
  3. 控制流程
 
  運(yùn)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組氣量調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制,按照系統(tǒng)實(shí)際需要?dú)饬孔灾鬟x擇使用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)還是管路旁通調(diào)節(jié),并根據(jù)實(shí)際工況通過(guò)PID運(yùn)算后自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和旁路調(diào)節(jié)閥開(kāi)度,從而調(diào)節(jié)壓縮機(jī)排氣量,使系統(tǒng)在需求排氣量下穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)控制流程如圖3所示。
 
迷宮壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)方式應(yīng)用探究
 
  結(jié)論
 
  本文中的氟化工裝置用迷宮壓縮機(jī),通過(guò)采用變頻調(diào)速與旁路調(diào)節(jié)的組合式氣量調(diào)節(jié)方式后,在節(jié)約電能的同時(shí),該機(jī)組的設(shè)備采購(gòu)價(jià)格相對(duì)采用無(wú)級(jí)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)有大幅度的下降,同時(shí)在調(diào)節(jié)氣量的范圍和質(zhì)量上也有所保證,并且減緩了壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊。因此,這種組合式氣量調(diào)節(jié)技術(shù)在該類(lèi)往復(fù)壓縮機(jī)中有推廣價(jià)值。
 
  參考文獻(xiàn)

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