无人值守煤气房所加压机远程启、停条件的探讨

胡胜利

（马鞍山钢铁股份有限公司第二能源总厂，安徽马鞍山 243000）

1 概述

在冶金企业中，各工序对煤气的压力都有着不同的需求。企业中的各种煤气都是通过管网输送的，煤气在流经管网时会产生阻力损失，使煤气压力降低。为了满足不同的用户对煤气压力的不同要求，需要建立若干煤气加压站。

马钢新区第二能源总厂设置3座无人值守煤气加压站。无人值守并不是无人管理，而是打破传统的每个站所都设置值班人员对各自站所设备进行操作管理的模式，将其转变为设备运行监视和远程操作由调度员通过能源中心实时监控系统实现。这时的调度员不再是一般意义上的生产信息接线员，而是升级为能控员。无人值守必须具备良好的现场自动化控制系统、与现场控制系统相适应的能源中心（EMS）以及一套切实可行的管理体制和节能调度技术，这是建立无人值守房所的三个要素。良好的现场自动化控制系统又有赖于良好的设备支撑。

2 加压机启动必备条件

加压机在热备用状态下入、出口眼镜阀全开，启动以前应具备十项基本条件，能控员必须逐项确认、操作，才能保证加压机能够正常安全启动。10项基本条件是：加压机Auto、氮封压力、出口阀全关、入口调节阀自动、入口调节阀开度正常、油压正常、旁通调节阀自动、冷却水压力正常、入口煤气压力正常、加压机Ready。

2.1 加压机Auto

Auto即“自动”，加压机投“自动”是一种正常运行模式。自动是相对于手动来讲的，置于“自动”位置既是加压机能够远程启动的充分条件也是必要条件。若加压机处于“手动”状态下，不但运程开机指令无效，而且如果加压机在运行状态下投“手动”，有关加压机的任何操作指令都是无效指令，包括各种跳机连锁保护（例如入口煤气压力低、风机前后轴承温度高、风机轴承振动高、电机定子温度高等等）全部失效。这种状态在无人值守房所，对加压设备本身运行安全保障系数极低，因此正常情况下加压机处于“自动”状态。

2.2 氮封压力

在鼓风机叶轮轮盖进口圈外缘处及进气室、机壳两端轴空处均装有梳齿形密封，以防止外部气体吸入及内部气体漏出。本类鼓风机采用迷宫密封。在迷宫密封的基础上，通入氮气源形成氮气密封，增强密封效果。在机壳高压端轴端密封处及进气室侧面设有回流管法兰，在输送煤气或其他有害气体时，把由密封间隙泄漏的少量气体送回到进气室，防止排入大气。由此可见，氮气密封是迷宫密封的补充，也是最后一道密封，它的失效将可能导致巡检和检修人员煤气中毒。目前新区煤气加压站氮封压力控制在160 kPa。

2.3 出口阀全关

加压机启动时如果机后密闭蝶阀处于全开状态，这种情况称作为带负荷启动。大型旋转设备带负荷启动会对设备本体造成致命的内伤，这也是操作规程中明令禁止的。同样，加压机的停运操作，运行人员首先要关闭机后切断阀保证加压机不带任何负荷。

2.4 入口调节阀自动、开度正常，旁通调节阀自动

正常情况下，加压机本体、机前调节阀、回流阀的控制权限放在“自动”位置，由系统PLC自动控制。其中调节阀、回流阀均与机后压力联锁，通过入口调节阀设定一个目标值控制机后压力，同时回流阀也需要设置一个目标值控制机后压力，回流阀的控制压力要比机前调节阀高少许（一般0.2 kPa）。两阀共同作用、相互补充，使机后压力趋向直至达到设定的目标值，以满足用户的需求。同时回流阀摆“自动”的另外一个用途是为了防止加压机喘振（喘振主要是加压机负荷减少所致），需要确保加压机的实际流量不小于喘振极限所对应的最小流量。具体机理为：当加压机入口流量小于设定值时，加压机入口调节阀在某一固定开度，由回流阀调节工况；当入口流量大于设定值时，回流阀全闭，由入口阀调节，来满足送出压力的要求。入口调节阀设定一个开度下限为20%，这样既可以达到加压机的防喘振效果又可以兼顾到节能，同时还可以保证开机时机前正压，防止负压吸入空气或将机肚排水器里的水吸入机肚。

2.5 油压正常

润滑油系统主要向鼓风机前、后轴供应润滑油。系统主要由润滑油箱、油泵、油冷却器、油过滤器、高位油箱及油管路组成。主油泵为轴头齿轮泵，辅助油泵为电动泵。风机在正常工作状态下采用主油泵供油，辅助油泵作为备用。高位油箱安装在机组轴心上方5 m处，各机组油箱配置要求一致，油箱容积应满足系统事故停车供油要求。轴瓦风机正常运行依赖于轴瓦之间形成的油膜，一旦油膜消失，轴瓦之间的合金接触摩擦，就会出现烧瓦。每次开机前动力巡检都要确认油压正常，三路回油正常，以确保设备安全运行。正常油压控制在0.2 MPa。

2.6 冷却水压力正常

鼓风机所配支承、支推轴承为动压滑动轴承。支承、支推轴承分别安装在支承轴承箱和支推轴承箱内。支承及止推轴承均开设有测温孔，两侧支承轴承所测温度为轴承体温度，推力轴承所测温度为回油温度。加压机止推轴承温度达到85℃将连锁跳机。为保证润滑油温度在正常的工作范围内,每台加压机油站上都接入冷却水，冷却水水压的正常对机组的稳定运行十分重要。冷却水水压低，不能有效冷却润滑油，尤其是夏季，易造成温度上升至上限而跳机。冷却水水压高，如果管壳式冷却器管壁因异常而出现渗漏，冷却水将进入润滑油管路，会导致风机轴瓦的烧毁。因此我们的加压机正常运行时水压控制在0.25 MPa左右。

2.7 入口煤气压力正常

入口压力正常一方面反映气源正常，另一方面保证机前管道处于正压状态，防止负压管道变形、吸入空气，氧含量超标的煤气送给用户极易造成爆炸事故。

2.8 加压机Ready

Ready是指加压机高压电源处于热备用状态，即对应电机的高压小车已摇入，上下隔离开关已合闸，只要断路器合闸，加压机立即可以运行。

上述十项条件既是加压机能够正常启动的硬性条件，同时也是确保加压机安全运行的必要条件。

3 对停机条件的认识

电是加压设备的动力源。停机，就是设法让加压系统失电。也就是说，无论是正常停机还是有关加压机的连锁保护触发跳机（如油压低、入口煤气压力低、振动高等等），所有停机指令最终都是靠系统切断电源来完成。因此加压机的最高执行机构是高压小车，高压开关操作示意图如图1所示。

图1 高压开关示意图

加压机的控制权限有4种：（1）远程；（2）电气室的PLC子站；（3）电气室控制柜上的手动操作盘；（4）高配操作室。在电气室控制柜上为每台加压机设置了“电气室”和“远程”权限转换开关。当控制柜上的权限开关置于“电气室”，加压机处于“自动”，加压机的启停由电气室的PLC控制，电气室控制柜上的手动操作盘和远程均无法操作。当控制柜上的权限开关置于“远程”，加压机处于“自动”，加压机的启停由远程控制，电气室控制柜上的手动操作盘和PLC子站均无法操作。所以远程跟电气室的PLC子站操作权限是平级的。第4种权限一般情形下不予采取，因为当高压小车的操作权限在“就地”位置时，就算加压机的启动条件一项都不具备，只要将开关转到“合闸”位置加压机就能启动，此种启动方式称之为非法启动。所以正常状态下高压小车权限处于“PLC”位置，检修的时候投“临位”。如果高压开关的权限在就地，有且仅有现场电力巡检人员能够启、停机，同样加压机的所有连锁保护全部失效。因此，要想远程能够启动加压机除了要满足上述10项基本条件以外，还必须要满足操作权限在“远程”以及高压小车处于“PLC”位置这两个条件。加压机的启动逻辑如图2所示。

4 结束语

只有加压机处于“自动”状态，系统各联锁参数才能生效并参与控制，从而确保加压系统安全稳定运行。如果把“出口阀全关”、“入口调节阀自动”、“入口调节阀开度正常”、“油压正常”、“旁通调节阀自动”、“入口煤气压力正常”、“加压机 Ready”、“操作权限在能中”、“高压小车位置在PLC位置”等等条件看作是加压机能够远程启动的软性条件，那么“气体置换”以及“启动前盘车”两项操作就是加压机远程启动的硬性条件。要想加压机在远程能够顺利、安全启动，硬、软性条件必须同时满足。其中加压机自动、操作权限在能中、高压小车在PLC位置这3个条件又是众多软性条件之首，只有领悟了这些，才能更好地理解无人值守煤气房所加压机的运行控制和连锁逻辑。

图2 启动逻辑