压缩机联锁保护概要

仪表专题讲座大型压缩机组的控制与联锁保护压缩机组概述

分类

往复式压缩机：适用于流量小，压缩比高的场合。常用控制方案有气缸余隙控制；吸入管线上的顶开阀控制；旁路回流量控制；转速控制等；离心式压缩机：体积小、流量大、运行效率高、易损件少、维护方便、气缸内无油气污染等。主机：原动机（电动机、汽轮机、燃气轮机）、压缩机、齿轮箱等；辅机：润滑系统、冷却系统、气路系统、调节和控制系统等。

离心式压缩机组的主要控制系统

气量控制系统（负荷控制系统）：通过控制流量或压力来实现。

转速调节：一般根据吸入压力来调节原动机转速。如：电机的变频调速控制；蒸汽透平的主蒸汽阀开度控制。

压缩机吸入口或出气口的节流：调节加装在管线上的导向叶片的角度，实现进气量或出气量的控制。图

空压机入口导叶控制JCSSLZCFCHC电机FV反作用反作用低选器手操器，开车时控制导叶开度离心式压缩机组的主要控制系统

防喘振控制系统喘振是离心式压缩机的固有特性。诱因为压缩机负荷下降，发生时会严重损坏机体。离心式压缩机组的主要控制系统固定极限流量（最小流量）法：旁路、放空等

可变极限流量法离心式压缩机组的主要控制系统

压缩机各段吸入温度以及分离罐液位控制保证压缩效率，防止气体带液压缩机的油路控制系统密封油（或密封气）、控制油、润滑油系统所对应的油槽液位、密封气泄漏量、油压、油温等的检测控制和联锁报警。

压缩机轴振动及轴位移监测和联锁保护系统BENTLY3300、3500，ENTEK6600离心式压缩机组的联锁保护

联锁的分类（从所起的作用）

启动联锁：B类联锁，“与”的关系；停车联锁：A类联锁（具备第一故障报警功能），“或”的关系；其它联锁：辅助油泵启动等。

联锁的实现ESD、PLC系统（包含在主装置联锁系统中）：机组另配置电子调速器、超速跳闸模块等保护设备；机组综合控制系统ITCC：集成防喘振控制、联锁保护、电子调速、负荷调节等各种机组控制功能。离心式压缩机组的联锁保护

联锁设计的原则

（故障—安全型）联锁停车回路的发讯元件（如压力开关、停车按钮）在压缩机正常运行期间，触点均为闭合状态，参数越限时，触点断开。联锁停车回路的动作元件（如电磁阀、继电器）在压缩机正常运行时，为带电励磁状态（阀自身或关闭或打开）。对于直接安装在油路上的电磁阀，可采取两阀并联的方式；对于安装在调节阀气路上的电磁阀，可采取两阀串联的形式。故障检测元件尽量采取“三取二”方式（部分参数“二取二”）设置。联锁系统选用具备容错、冗余、SOE等功能的系统。停车联锁信号具备第一故障报警功能，故障发生后，只有待其它联锁信号消失，方可复位。复位按钮、旁路开关采取动作时触点闭合的形式。压缩机组主要的联锁保护回路

启动联锁：保证机组安全启动

不存在任何停车条件；润滑油压力正常：轴与轴瓦间建立足够的油膜；润滑油温度正常：更好地建立油膜；调速油、动力油压正常：保证调速系统正常工作；油槽油位正常：保证足够的润滑油、调速油等；盘车停止：脱开盘车电机；防喘振阀全开：避免开车过程中出现喘振。其它工艺系统的启动条件：如进出口阀的打开或关闭。压缩机组主要的联锁保护回路

停车联锁：避免产生设备及人身伤亡事故轴位移过高：拉伤轴瓦和轴颈、导致转子与定子元件（如迷宫齿、叶轮）摩擦、碰撞致使其损坏。轴振动过高：机组的大多数故障均体现在振动异常升高上。设置振动联锁的场合，一般是水平和垂直两个方向相“与”。部分机组启动时，需要临时摘除振动联锁。

转速过高：避免过高的离心力导致飞车，一般设置为原动机转速超过额定转速的10%~15%。润滑油压力低：避免高速运动的转子与轴瓦间摩擦加剧，轴承温度飞升，烧坏轴承。

压缩机组主要的联锁保护回路调速油压力低：防止调速系统动作失灵，造成机组失控。轴瓦温度过高：避免轴瓦烧坏。密封系统联锁：避免被压缩气体通过固定壳体和旋转轴间隙泄漏。采用油膜密封时，一般设置密封油槽液位低联锁；采用干气密封时，一般设置密封气泄漏量高联锁。吸入罐液位过高：防止气体带液而损坏叶轮。电机故障：电机运行信号的消失、电机绝缘性能下降、电机轴承（定子）温度高等。喘振联锁：一般以一段时间内发生了多次喘振来决定是否停车。

2502X47T2K2C1RSTC0RSTC125052512M200K4K1002514C0T2T2K20T1T1X47M2002516M200C0X48M2012520M201C1X48M2022524M202M1M3M2022555M204M201M2022757YE9PDSX48：联锁复位按钮联锁停车电磁阀举例：某压缩机在连续10秒内发生二次喘振，将立即打开防喘振阀，使流量增加以脱离喘振区。若连续10秒内发生四次喘振，机组将采取停车措施。断开闭合被压缩气体缓冲罐PDS＋－喘振的检测原理压缩机组主要的联锁保护回路

其它联锁：主要辅助系统的联锁工艺条件联锁：如入口压力、温度过低或过高，段间出口温度过高，出口压力低或高，进出口阀关闭、相关工艺系统停车等等。辅助油泵自启动：润滑油压力降低到正常油压的70%~80%时，辅助油泵自动启动，确保润滑油压力系统正常。事故油泵自启动：原则上由柴油发电机单独供电。油路系统报警：如油过滤器压差高、油槽油位低等。凝汽式透平的相关联锁：真空度高联锁、凝液泵自启动联锁等。压缩机组常用的监控系统一、状态监测系统1、常用检测参数振幅：反映机器振动剧烈程度，单位为μm、mil（1mil=25.4μm）；振动频率：转速的倍数频率，1X、2X、X/2；相角：转子某一瞬间所在位置；转速振动形式：时基波形（转轴位置和水平时间轴的关系曲线）、轴心轨迹（轴截面中心运动轨迹的曲线）；其他参数：轴承温度、润滑油温度、介质压力、介质流量等。压缩机组常用的监控系统2、电涡流传感器系统1）状态监测传感器类型：接触式、非接触式；2）常见电涡流传感器型号：BENTLY33005mm/8mm/11mm系列、BENTLY3300XL8mm系列、ENTEK1900系列、Metrix1005、1007系列等。3）电涡流传感器系统的构成：探头、延伸电缆、前置器（变送器）；4）工作原理：涡流效应（导体在变化磁场中所产生的感应电流）。H2抵消部分H1，导致线圈阻抗Z、电感L、品质因数Q发生变化；选取某一参数（如：L、Z），经一定的转换电路可将参数的变化转换成电压输出；研究参数与距离间的对应函数关系，使其构成单值函数，如：Z=f（ρ、μ、x、ω）压缩机组常用的监控系统5）BENTLY3300XL电涡流传感器型号简介前置器：

330180-AXX-BXX

A：总长度和安装选项；B：批准机构延伸电缆：330130-AXXX-BXX-CXXA：电缆长度；B：接头保护器和电缆选项；C：批准机构传感器探头：部件号–AXX–BXX–CXX–DXX–EXX压缩机组常用的监控系统电涡流传感器系统特性延伸电缆+探头长度应与前置器相匹配探头直流阻抗位于6.95～10.77Ω之间；3300XL前置器到监测器≤305米；电涡流传感器系统只允许单端（现场或控制室）接地；电涡流传感器系统的线性范围为2mm（80mils）；电涡流传感器系统的灵敏度：标准5m、9m系统分别为7.87V/mm（200mV/mil）±5％、7.87V/mm（200mV/mil）±6.5％。压缩机组常用的监控系统6）传感器探头的安装外观检查测量直流阻抗静态调校：TK3校验仪、数字电压表以测得探头线性范围的中点电压作为安装的参考电压（-8～-10VDC）根据确定的间隙电压，在正交方向安装固定两个振动探头；测量轴窜量，根据零点电压计算远、近端电压，根据此电压安装固定轴位移探头（远端电压=零点电压+窜量*选取的线性范围平均灵敏度/2；近端电压=零点电压-窜量*选取的线性范围平均灵敏度/2）压缩机组常用的监控系统3、监测系统1）BENTLY3300监视仪特点：液晶数字式表头、通过DIP开关和内部短接片进行组态设定、4~14个可选位置的框架结构。主要硬件电源模件：3300/12（115、220VAC）、3300/14（DC电源）监测器模件：3300/03，对框架中的模件进行报警设定点调整、报警确认复位；连接键相位传感器，为其提供电源；实现框架内各安装模件的内部通讯等；双通道振动监测器模件（3300/16）：连续测量两个轴振动及间隙电压信号。LED指示灯有OK（绿，常亮，闪烁表示曾经发生异常）、ALERT/DANGER（红，常灭，有报警/联锁时，闪烁）、BYPASS（红，当通道的联锁功能或通道被旁路时，点亮）；具有DIP设定开关及内部跳线。双通道轴位移监测器模件（3300/20）：连续测量两个轴位移及间隙电压信号。轴振动监测器的现场接线图

压缩机组常用的监控系统2）BENTLY3500监视仪特点：基于Windows的软件操作平台、通过软件进行组态设定、卡件可热插拔、系统可靠性高。主要硬件（前端面板模件+背面I/O模件）电源模件：3500/15（110VAC、220VAC、24VDC可选），半高模块；机架接口模块RIM（3500/20）：实现机架与PC之间的通讯、报警确认复位等；监测器模件（3500/42M）：四通道，可实现轴振动、轴位移、偏心度、加速度、速度等过程变量的监视，同时可对输入信号设置报警、联锁。四通道继电器模块（3500/32）：具有四路继电器输出，每路的输出状态由从一个或多个监测器模块送来的报警数值通过“与”、“或”逻辑判断后产生。键相位模块（3500/25）：半高模块，每个模块可接收两个键相位传感器输入，用于获取数字键相信号、机组转速。

压缩机组常用的监控系统3500系统组态简介组态步骤：打开组态软件→连接PC机与3500系统→上传缺省组态文件→修改、设定组态数据→下装组态文件并保存→断开连接主要组态内容：位号、测量变量类型（振动、位移等）、I/O模件类型、量程范围、报警/联锁延时时间及是否自锁等、报警联锁值设置、联锁动作逻辑设定等。日常使用：监控实时运行数据及系统状态、回路联校、报警/联锁旁路等。连接上传下装选择/设定槽路对应模块设定报警联锁值设定位号对选中模块进行详细参数设置压缩机组常用的监控系统3500系统配置实例压缩机内止推瓦外止推瓦推力盘VT88502BZT88551AZT88551BZT88551C径向瓦VT88502AZT88501AZT88501BZT88501CVT88501BVT88501AVT88551BVT88551AVT88552AVT88552B蒸汽透平KM885513500/15

DC24V电源模块3500/20

机架接口模块接地模块3500/42M监测器模块

CH1：VT88551ACH2：VT88551BCH3：VT88552ACH4：VT88552B3500/42M监测器模块

CH1：VT88501ACH2：VT88501BCH3：VT88502ACH4：VT88502B3500/42M监测器模块

CH1：ZT88551ACH2：ZT88551BCH3：ZT88551C3500/42M监测器模块

CH1：ZT88501ACH2：ZT88501BCH3：ZT88501C3500/25键相位模块CH1：KM885513500/32四通道继电器模块

CH1：ZS88551CH2：ZS88501

压缩机组常用的监控系统4、轴振动/位移异常原因1）机械/工艺原因：修理不足，引起瓦块间隙增大；转子不平衡、转轴弯曲；机组润滑不良；油膜振荡（如润滑油带水）；介质带液；叶轮结焦、结垢且分布不均（导致转子不平衡）；压缩机憋压；喘振等。2）仪表原因：探头磨损；接头松动或接触不良；间隙电压过低或过高；电磁干扰；三芯电缆屏蔽层对地；探头、延伸电缆破皮；系统或卡件死机。3）仪表检查处理步骤：检查探头直流阻抗；检查间隙电压；紧固、清洗延伸电缆及前置器等各个连接处；检查电缆等的屏蔽接地情况；对于卡件或系统的死机需要在摘除相关联锁后对系统、卡件停电重启。一般探头和前置器的检查可采取“替换法”。压缩机组常用的监控系统二、电子调速系统组成：一次测量元件、电子调速器、电液转换器、调速阀等Woodward505E电子调速器硬件：电源卡、存储器卡、速度信号输入模块（两个无源磁性探头MPU输入的频率信号高选）、执行器驱动模块（4~20/20~160mA→E/H）、模拟量输入/输出模块（各6个）、开关量输入（16个）/输出（8个）模块、串行通信模件

转速设定点块SHPPLP比例／限制器低选器高选器I/HI/HDroop电液转换器LP阀限制器PID升速降速远程设定允许远程转速设定远程设定4~20mA高选器抽汽设定点块DroopPID抽汽设定值升高抽汽设定值降低取反抽汽信号4~20mAHPLPSESEFTDCSFT抽汽止回阀冷凝器HSSCFTTTVSSHP阀LP阀压缩机HP阀限制器电液转换器505E电子调速器

转速＝（频率／齿数）*齿比*60HP、LP存在耦合关系，单独改变一个开度，对透平转速、抽汽量等均产生影响反作用，转速低于设定值时，控制器输出增加，开大HP阀和LP阀正作用，抽汽量高于设定值时，控制器输出增加，开大LP阀，关小HP阀。压缩机组常用的监控系统软件上主要的需组态程序模块透平启动模块：选择透平的启动方式（手动、自动或半自动）等。

速度控制模块：是否使用第2路速度输入、故障转速数值、PID参数等与转速控制有关的信息。速度参考模块：调速器的转速控制范围、是否使用远程设定、超速跳闸值等。抽汽控制模块：抽汽信号的单位/量程；回路的PID参数；回路的正、反作用形式等抽汽控制的有关数据。透平特性参数模块（比例／限制器）：选择LP、HP的解耦方式，确定控制中是转速优先还是抽汽优先等。执行器输出模块：输出采用何种电流方式，执行器发生故障时505E是否停机等。I/O模块：组态AI/AO/DI/DO的各通道是否使用，若使用，表示何种功能及量程范围等。

压缩机组常用的监控系统三、超速跳闸保护系统Protech203作用：避免调速器等控制设备失效造成透平失控，需单独设置组成：三个构造相同、相互独立的转速传感单元组成

表决器中间继电器各单元联锁继电器的输出通过一个“三取二”硬件表决器送出一般采用失励跳闸型压缩机组常用的监控系统四、汽轮机一压缩机组集成综合控制系统ITCC代表产品：