譚海川 周少成 吳慶龍 (中國石油西氣東輸管道公司，上海 200122)

1 前言

文中壓縮機運行邏輯設(shè)計是以燃驅(qū)往復(fù)式壓縮機為例，壓縮介質(zhì)為天然氣。機組燃驅(qū)部分為16V275GL+型號的美國GE瓦克夏公司發(fā)動機，發(fā)動機8對燃氣缸成V字形排列；壓縮機部分為MH66型號的美國GE喀麥隆公司壓縮機，壓縮機3對雙作用氣缸成臥式排列；壓縮機控制系統(tǒng)采用美國AB公司PLC控制系統(tǒng)，編程軟件為V19.0版本的Logix5000。

2 步驟設(shè)計

整個機組運行的大體步驟:機組啟機前預(yù)潤滑、置換、充壓、發(fā)動機啟動、機組預(yù)熱、機組手自動加載、停機、機組停機后潤滑。參與控制的設(shè)備包括:發(fā)動機、進出口閥門、進口閥門旁通、機組循環(huán)調(diào)節(jié)閥（回流）、循環(huán)調(diào)節(jié)閥旁通閥、放空閥、發(fā)動機曲軸箱排風(fēng)機、壓縮機預(yù)潤滑油泵、后空冷風(fēng)扇。機組運行轉(zhuǎn)速范圍在750-1000r/min，加載轉(zhuǎn)速825r/min，入口壓力范圍0-4MPa,出口壓力0-7MPa，壓縮機功率2750KW。

2.1 文中涉及的機組工藝參數(shù)

（1）天然氣壓縮前壓力（PT4001）;（2）天然氣壓縮后壓力（PT4002）；（3）壓縮機油壓（PT4003）;（4）壓縮機油溫（TT4003）；（5）發(fā)動機油溫（ECU.OUTtemp）;（6）發(fā)動機轉(zhuǎn)速（Speed）

2.2 壓縮機運行邏輯步驟設(shè)計

步驟1:啟機前系統(tǒng)復(fù)位

啟機前通過“復(fù)位”按鈕實現(xiàn)對所有報警進行清零操作，當(dāng)存在不能復(fù)位的報警時，需要到現(xiàn)場對報警信號進行檢查排除。

啟機前機組狀態(tài):機組進出口閥門、放空閥均為全關(guān)狀態(tài)，循環(huán)調(diào)節(jié)閥和循環(huán)調(diào)節(jié)閥旁通閥為全開狀態(tài)。

步驟2:啟機條件滿足，按"啟動"按鈕。

在程序中需要設(shè)計一個啟動、停止按鈕實現(xiàn)機組的正常啟停控制。按“啟動”按鈕后，間隔5S啟一臺后空冷器風(fēng)扇，同時對入口壓力PT4001進行條件比較。由于后空冷器風(fēng)扇功率較大，如果同時啟動電源負荷較大，所以間隔5S啟動。

條件比較:當(dāng)0.3MPa

步驟3:油路預(yù)潤滑，預(yù)潤滑剩余時間(120s)

發(fā)動機自身有一套控制系統(tǒng)，通過PLC系統(tǒng)給發(fā)動機啟機命令，發(fā)動機接收到啟機命令后也開始啟動發(fā)動機預(yù)潤滑油泵。預(yù)潤滑剩余時間根據(jù)工藝條件確定。

執(zhí)行命令:啟動壓縮機潤滑油泵、發(fā)動機曲軸箱排風(fēng)機、發(fā)動機。

條件比較:PT4003<0.18MPa，進入步驟6；PT4003>0.18MPa，進入步驟7。

步驟4:管線壓力低，正在充壓…

執(zhí)行命令:打開入口旁通閥對管線進行充壓，循環(huán)閥全開。

條件比較:當(dāng)PT4001>0.8MPa時，打開放空閥；當(dāng)PT4422<0.8MPa時，進入步驟3。

步驟5:管線置換中，剩余時間(10s)

在入口壓力小于0.1MPa時，此時壓力低于大氣壓，工藝管道有可能有空氣進入，此時需要通過天然氣對工藝管道進行置換，防止管道內(nèi)混有空氣發(fā)生爆炸。

執(zhí)行命令:打開入口旁通閥、放空閥，吹掃時打開循環(huán)閥旁通，延時5s結(jié)束關(guān)閉。

步驟6:油壓建立失敗，檢查壓縮機滑油系統(tǒng)

預(yù)潤滑時壓縮機油壓太高或太低表示油路都存在問題，需要現(xiàn)場檢查油路情況。

條件比較:當(dāng)PT4001<0.8MPa時，返回步驟3。

步驟7:發(fā)動機啟動中…

當(dāng)speed>300r/min時，發(fā)動機啟動成功。

執(zhí)行命令:停預(yù)潤滑油泵

步驟8:發(fā)動機啟動成功，系統(tǒng)預(yù)熱中…

發(fā)動機啟動成功后系統(tǒng)開始預(yù)熱，油路管線溫度開始上升。油溫太低，油的粘度大，潤滑效果不理想。

執(zhí)行命令:關(guān)閉入口旁通閥，打開出口閥。

條件比較:當(dāng) TT4003>36℃、PT4001>3.2MPa、ECU.OUT?temp>38℃三個條件同時滿足時，進入步驟9。

步驟9:系統(tǒng)準(zhǔn)備加載

通過手動加載按鈕進入步驟13，自動加載按鈕進入步驟10。

執(zhí)行命令:打開入口旁通閥，出口閥保持打開。

步驟10:自動加載模式，升壓過程中

執(zhí)行命令:入口閥和出口閥保持打開

條件比較:當(dāng)出口閥開到位，加載延時90s結(jié)束后，speed>824r/min時，進入步驟11。

步驟11:出口閥開到位/電機轉(zhuǎn)速達到加載設(shè)定轉(zhuǎn)速

入口閥和出口閥保持打開，循環(huán)閥自動關(guān)閉，設(shè)定壓力后進入步驟12。

步驟12:升壓正常，進入自動加載運行狀態(tài)

入口閥和出口閥保持打開，循環(huán)閥投PID自動，轉(zhuǎn)速投PID自動。速度<850r/min，延時5、10、15分鐘分別開三對卸荷閥，速度>960r/min，延時5、10、15分鐘分別關(guān)三對卸荷閥。

通過手動加載命令進入步驟13，停機命令到步驟14。

步驟13:手動加載狀態(tài)

入口閥和出口閥保持打開，循環(huán)閥投PID手動，轉(zhuǎn)速投PID手動。

步驟14:正常停機，系統(tǒng)正在降速/卸載

入口閥和出口閥保持打開，在步驟9、11、12都可以按停機命令，進入步驟14。在轉(zhuǎn)速<825r/min且循環(huán)閥關(guān)度<5時，進入步驟15。

步驟15:正常停機，系統(tǒng)冷卻運行剩余時間(180s)

卸載完成后，再運行一段時間后各氣缸和軸承溫度下降，轉(zhuǎn)速達到最低轉(zhuǎn)速750r/min。

入口閥和出口閥保持打開，延時180S后進入步驟16。

步驟16:系統(tǒng)停機，后潤滑剩余時間（30s）

停機后對系統(tǒng)進行潤滑是為了對系統(tǒng)冷卻，帶走余熱。

該步驟進出口閥關(guān)閉，當(dāng)PT4001>0.8MPa時，打開放空閥。在該步中預(yù)潤滑油泵啟動，啟動時長30S。潤滑延時結(jié)束后且PT4001<0.8MPa時，進入步驟17。

步驟17:系統(tǒng)停機，檢查后按"復(fù)位"來清除停機條件

當(dāng)PT4001>0.8MPa時，打開放空閥。

步驟18:系統(tǒng)緊急停機，現(xiàn)場及遠程ESD信號被觸發(fā)

觸發(fā)條件:Local ESD、Remote ESD或緊急停機信號。

執(zhí)行命令:停發(fā)動機，關(guān)卸荷閥，開放空閥，復(fù)位后進入步驟1。

以上步驟中涉及到的工藝參數(shù)值需要根據(jù)實際情況而設(shè)定。在手動加載狀態(tài)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的升降不應(yīng)太快（太快對機組機械損傷大），在程序中應(yīng)對該問題進行單獨編程，例如在每次轉(zhuǎn)速升降時在前一時刻基礎(chǔ)上加減5轉(zhuǎn)，逐步達到設(shè)定值。

由于程序編寫具有靈活性，整個機組的運行并不一定嚴(yán)格按照上面的模式進行，可以根據(jù)具體情況自己定義啟機步驟。但是如果邏輯不合理，機組跳過某一步執(zhí)行會給機組帶來莫大損害。例如，上述步驟中如果跳過步驟3，即缺少發(fā)動機轉(zhuǎn)動前壓縮機預(yù)潤滑這一步，直接從步驟2到步驟4，那么機組油路未得到提前潤滑和檢查，轉(zhuǎn)動部位未得到充分的潤滑，不僅影響機組各個轉(zhuǎn)動部件壽命，還可能因為機組油路存在問題，強制啟機后油壓建立不成功導(dǎo)致機組異常停機。總之，不管系統(tǒng)執(zhí)行哪一步，都要考慮當(dāng)前步驟的合理性及后續(xù)步驟之間邏輯的正確性。

3 結(jié)語

設(shè)計一套完整的機組控制系統(tǒng)，它不僅包括硬件選型、下位機PLC程序設(shè)計，還包括上位機、觸摸屏畫面組態(tài)以及整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。而機組的運行邏輯設(shè)計也僅僅是PLC程序設(shè)計中的一小部分，此外程序設(shè)計還包括機組閥門開關(guān)、風(fēng)扇啟停、油泵啟停、機組手自動加載狀態(tài)的PID控制設(shè)計、機組緊急停機邏輯設(shè)計等。對于多臺壓縮機運行的工廠，往往還需要考慮多臺機組的負荷分配設(shè)計，即當(dāng)所有機組具備備用條件時，根據(jù)負荷情況自動地啟動一臺或多臺機組，從而滿足生產(chǎn)運行情況。

本文機組運行邏輯設(shè)計具有局限性，不同的往復(fù)式機組設(shè)計肯定存在差異，在這里僅通過此文讓更多人熟悉往復(fù)式壓縮機組的整個運行過程。