西二线（西段）GE机组防喘阀执行机构改造

宋文强+++吕聪辉

摘 要：用于西气东输二线（西段）压缩机防喘振控制的防喘阀为Mokveld轴流式控制阀，其气动执行机构配合压缩机的防喘控制设计来实现压缩机的防喘振功能，但现有的防喘阀执行机构不能满足压缩机所有的防喘振设计，需对该气动执行机构进行优化改造。

关键词：防喘阀；执行机构；改造

1 现状

1.1 现有防喘阀执行机构

图1所示为现有防喘阀及其执行机构的控制原理图，具体控制原理如下。

注：1-阀门 2-液压缸 3-气动执行器 4-液压元件 7、8-过滤器/调压器 9-定位器 10-体积放大器 11-排气增压阀13-单向阀 14-针型阀15-位置变送器

图1 防喘阀控制原理图

当定位器收到4-20mA的开阀信号，即体积放大器的输入信号减小时，放大器的膜片开始移动打开排气端口，使放大器出口的压力降低直到输入信号和出口的压差返回到放大器的死区极限值之内。当旁通阀（针型阀）两端的压差达到排气增压装置的开阀设定值：0.5psid时，排气增压装置开始排气泄压，旁通阀两端压差越大，排气增压装置打开的就越大，直到压差返回到0.5psid以内。经过排气增压阀的排气后，气缸内压力迅速降低，在弹簧的作用下使执行元件向上移动，通过45度齿条带动阀门向开启方向运动，从而增大阀门开度使压缩机出口的气体沿防喘工艺管线流回到压缩机入口，以实现防喘功能。

1.2 现有防喘功能设计

防喘控制系统的防喘控制可以分为两大类，一是通过防喘控制回路来实现，由参数A20AS_PARAM和设定值A20AS_MAR经过PI控制来实现（如图2所示），具体操作如下。

图2 喘振控制回路

输气站场压缩机防喘系统投入工作时，压缩机入口管线上安装的流量变送器向“防喘控制器”发出连续信号，控制器从压缩机进口和出口管线上的压力变送器接收信号，还会从装在压缩机出口管线上的温度变送器接收信号。当从流量变送器或进、出口压力变送器接到的信号超出设定值，这表示可能会引起喘振现象发生，防喘系统经过逻辑计算输出4-20mA信号来控制防喘阀执行开阀动作，直到恢复正常。

二是当工作点超过防护线（SPR），安全防护将被激活，如果安全防护模式激活状态时间超过设定参数K20AS_SPRZ（通常为10s），快开电磁命令和L20AS_O_ALM的报警信号将会生成，然后电磁阀将通过L5AS_RS_CPB的按钮失电关闭，防喘阀迅速全开。

综上，可以看出，现有的防喘阀执行机构并不能满足防喘控制设计的所有功能，为保障压缩机安全可靠运行，防喘振功能的正常实现，必须对现有的防喘阀执行机构进行改造。

2 防喘阀执行机构改造

2.1 改造后的防喘阀执行机构

图3所示为改造后防喘阀及其执行机构的控制原理图，在原有执行元件的基础上，在定位器与放大器之间加装得电常开电磁阀，以实现第二类的防喘控制，控制原理如下：

图3 改造后的防喘阀控制原理图

所加装的电磁阀为得电常开电磁阀，在得电状态下可将其看作直通管段，所以，第一类防喘控制与改造前保持一致。

当压缩机工作点超过防护线（SPR）时，即触发第二类防喘控制时，防喘阀电磁阀失电（上图所示状态），放大器的出口通过电磁阀的泄压口迅速泄压，旁通阀两端立即建立很高的压差，使排气增压阀以很大的开度迅速打开排气，在弹簧的作用下阀门快速全开，从而实现防喘阀的快开功能。

2.2 改造效果

不同的防喘阀在同样信号（同样压力）下的开关速度是不同的，因为阀笼与阀套之间的运行阻力是不尽相同的，但是同一台防喘阀在定位器信号下的全开速度肯定是比电磁阀失电的条件下慢，这在改造后的测试中可以看出。结合防喘阀的控制原理图，也可以得出以上结论：

如图1所示，防喘阀开阀速度的快慢取决于排气增压阀排气的快慢，即旁通阀两端压差的大小来决定的，在改造前，旁通阀两端的压差的建立是通过放大器的泄压建立的，而放大器的泄压也是通过自身膜片上建立差压来实现的。而改造的执行机构泄压是由电磁阀的泄压口直接泄压，而且是一次性泄压完毕，使防喘阀迅速全开。综上，这也是为何当压缩机工作点超过防护线（SPR）时，没有选择通过PI控制来使防喘阀全开的原因。

参考文献

[1]郭永华.离心式压缩机喘振原因及其预防措施[J].油气储运，2012（03）.

[2]魏龙，常新忠，滕文锐.离心压缩机喘振分析及实例[J].通用机械，2003（07）.

作者简介：宋文强（1986，12-），男，籍贯：内蒙古省赤峰市，现职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：机械工程及其自动化。

摘 要：用于西气东输二线（西段）压缩机防喘振控制的防喘阀为Mokveld轴流式控制阀，其气动执行机构配合压缩机的防喘控制设计来实现压缩机的防喘振功能，但现有的防喘阀执行机构不能满足压缩机所有的防喘振设计，需对该气动执行机构进行优化改造。

关键词：防喘阀；执行机构；改造

1 现状

1.1 现有防喘阀执行机构

图1所示为现有防喘阀及其执行机构的控制原理图，具体控制原理如下。

注：1-阀门 2-液压缸 3-气动执行器 4-液压元件 7、8-过滤器/调压器 9-定位器 10-体积放大器 11-排气增压阀13-单向阀 14-针型阀15-位置变送器

图1 防喘阀控制原理图

当定位器收到4-20mA的开阀信号，即体积放大器的输入信号减小时，放大器的膜片开始移动打开排气端口，使放大器出口的压力降低直到输入信号和出口的压差返回到放大器的死区极限值之内。当旁通阀（针型阀）两端的压差达到排气增压装置的开阀设定值：0.5psid时，排气增压装置开始排气泄压，旁通阀两端压差越大，排气增压装置打开的就越大，直到压差返回到0.5psid以内。经过排气增压阀的排气后，气缸内压力迅速降低，在弹簧的作用下使执行元件向上移动，通过45度齿条带动阀门向开启方向运动，从而增大阀门开度使压缩机出口的气体沿防喘工艺管线流回到压缩机入口，以实现防喘功能。

1.2 现有防喘功能设计

防喘控制系统的防喘控制可以分为两大类，一是通过防喘控制回路来实现，由参数A20AS_PARAM和设定值A20AS_MAR经过PI控制来实现（如图2所示），具体操作如下。

图2 喘振控制回路

输气站场压缩机防喘系统投入工作时，压缩机入口管线上安装的流量变送器向“防喘控制器”发出连续信号，控制器从压缩机进口和出口管线上的压力变送器接收信号，还会从装在压缩机出口管线上的温度变送器接收信号。当从流量变送器或进、出口压力变送器接到的信号超出设定值，这表示可能会引起喘振现象发生，防喘系统经过逻辑计算输出4-20mA信号来控制防喘阀执行开阀动作，直到恢复正常。

二是当工作点超过防护线（SPR），安全防护将被激活，如果安全防护模式激活状态时间超过设定参数K20AS_SPRZ（通常为10s），快开电磁命令和L20AS_O_ALM的报警信号将会生成，然后电磁阀将通过L5AS_RS_CPB的按钮失电关闭，防喘阀迅速全开。

综上，可以看出，现有的防喘阀执行机构并不能满足防喘控制设计的所有功能，为保障压缩机安全可靠运行，防喘振功能的正常实现，必须对现有的防喘阀执行机构进行改造。

2 防喘阀执行机构改造

2.1 改造后的防喘阀执行机构

图3所示为改造后防喘阀及其执行机构的控制原理图，在原有执行元件的基础上，在定位器与放大器之间加装得电常开电磁阀，以实现第二类的防喘控制，控制原理如下：

图3 改造后的防喘阀控制原理图

所加装的电磁阀为得电常开电磁阀，在得电状态下可将其看作直通管段，所以，第一类防喘控制与改造前保持一致。

当压缩机工作点超过防护线（SPR）时，即触发第二类防喘控制时，防喘阀电磁阀失电（上图所示状态），放大器的出口通过电磁阀的泄压口迅速泄压，旁通阀两端立即建立很高的压差，使排气增压阀以很大的开度迅速打开排气，在弹簧的作用下阀门快速全开，从而实现防喘阀的快开功能。

2.2 改造效果

不同的防喘阀在同样信号（同样压力）下的开关速度是不同的，因为阀笼与阀套之间的运行阻力是不尽相同的，但是同一台防喘阀在定位器信号下的全开速度肯定是比电磁阀失电的条件下慢，这在改造后的测试中可以看出。结合防喘阀的控制原理图，也可以得出以上结论：

如图1所示，防喘阀开阀速度的快慢取决于排气增压阀排气的快慢，即旁通阀两端压差的大小来决定的，在改造前，旁通阀两端的压差的建立是通过放大器的泄压建立的，而放大器的泄压也是通过自身膜片上建立差压来实现的。而改造的执行机构泄压是由电磁阀的泄压口直接泄压，而且是一次性泄压完毕，使防喘阀迅速全开。综上，这也是为何当压缩机工作点超过防护线（SPR）时，没有选择通过PI控制来使防喘阀全开的原因。

参考文献

[1]郭永华.离心式压缩机喘振原因及其预防措施[J].油气储运，2012（03）.

[2]魏龙，常新忠，滕文锐.离心压缩机喘振分析及实例[J].通用机械，2003（07）.

作者简介：宋文强（1986，12-），男，籍贯：内蒙古省赤峰市，现职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：机械工程及其自动化。

摘 要：用于西气东输二线（西段）压缩机防喘振控制的防喘阀为Mokveld轴流式控制阀，其气动执行机构配合压缩机的防喘控制设计来实现压缩机的防喘振功能，但现有的防喘阀执行机构不能满足压缩机所有的防喘振设计，需对该气动执行机构进行优化改造。

关键词：防喘阀；执行机构；改造

1 现状

1.1 现有防喘阀执行机构

图1所示为现有防喘阀及其执行机构的控制原理图，具体控制原理如下。

注：1-阀门 2-液压缸 3-气动执行器 4-液压元件 7、8-过滤器/调压器 9-定位器 10-体积放大器 11-排气增压阀13-单向阀 14-针型阀15-位置变送器

图1 防喘阀控制原理图

当定位器收到4-20mA的开阀信号，即体积放大器的输入信号减小时，放大器的膜片开始移动打开排气端口，使放大器出口的压力降低直到输入信号和出口的压差返回到放大器的死区极限值之内。当旁通阀（针型阀）两端的压差达到排气增压装置的开阀设定值：0.5psid时，排气增压装置开始排气泄压，旁通阀两端压差越大，排气增压装置打开的就越大，直到压差返回到0.5psid以内。经过排气增压阀的排气后，气缸内压力迅速降低，在弹簧的作用下使执行元件向上移动，通过45度齿条带动阀门向开启方向运动，从而增大阀门开度使压缩机出口的气体沿防喘工艺管线流回到压缩机入口，以实现防喘功能。

1.2 现有防喘功能设计

防喘控制系统的防喘控制可以分为两大类，一是通过防喘控制回路来实现，由参数A20AS_PARAM和设定值A20AS_MAR经过PI控制来实现（如图2所示），具体操作如下。

图2 喘振控制回路

输气站场压缩机防喘系统投入工作时，压缩机入口管线上安装的流量变送器向“防喘控制器”发出连续信号，控制器从压缩机进口和出口管线上的压力变送器接收信号，还会从装在压缩机出口管线上的温度变送器接收信号。当从流量变送器或进、出口压力变送器接到的信号超出设定值，这表示可能会引起喘振现象发生，防喘系统经过逻辑计算输出4-20mA信号来控制防喘阀执行开阀动作，直到恢复正常。

二是当工作点超过防护线（SPR），安全防护将被激活，如果安全防护模式激活状态时间超过设定参数K20AS_SPRZ（通常为10s），快开电磁命令和L20AS_O_ALM的报警信号将会生成，然后电磁阀将通过L5AS_RS_CPB的按钮失电关闭，防喘阀迅速全开。

综上，可以看出，现有的防喘阀执行机构并不能满足防喘控制设计的所有功能，为保障压缩机安全可靠运行，防喘振功能的正常实现，必须对现有的防喘阀执行机构进行改造。

2 防喘阀执行机构改造

2.1 改造后的防喘阀执行机构

图3所示为改造后防喘阀及其执行机构的控制原理图，在原有执行元件的基础上，在定位器与放大器之间加装得电常开电磁阀，以实现第二类的防喘控制，控制原理如下：

图3 改造后的防喘阀控制原理图

所加装的电磁阀为得电常开电磁阀，在得电状态下可将其看作直通管段，所以，第一类防喘控制与改造前保持一致。

当压缩机工作点超过防护线（SPR）时，即触发第二类防喘控制时，防喘阀电磁阀失电（上图所示状态），放大器的出口通过电磁阀的泄压口迅速泄压，旁通阀两端立即建立很高的压差，使排气增压阀以很大的开度迅速打开排气，在弹簧的作用下阀门快速全开，从而实现防喘阀的快开功能。

2.2 改造效果

不同的防喘阀在同样信号（同样压力）下的开关速度是不同的，因为阀笼与阀套之间的运行阻力是不尽相同的，但是同一台防喘阀在定位器信号下的全开速度肯定是比电磁阀失电的条件下慢，这在改造后的测试中可以看出。结合防喘阀的控制原理图，也可以得出以上结论：

如图1所示，防喘阀开阀速度的快慢取决于排气增压阀排气的快慢，即旁通阀两端压差的大小来决定的，在改造前，旁通阀两端的压差的建立是通过放大器的泄压建立的，而放大器的泄压也是通过自身膜片上建立差压来实现的。而改造的执行机构泄压是由电磁阀的泄压口直接泄压，而且是一次性泄压完毕，使防喘阀迅速全开。综上，这也是为何当压缩机工作点超过防护线（SPR）时，没有选择通过PI控制来使防喘阀全开的原因。

参考文献

[1]郭永华.离心式压缩机喘振原因及其预防措施[J].油气储运，2012（03）.

[2]魏龙，常新忠，滕文锐.离心压缩机喘振分析及实例[J].通用机械，2003（07）.

作者简介：宋文强（1986，12-），男，籍贯：内蒙古省赤峰市，现职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：机械工程及其自动化。