离心压缩机油系统设计优化和技术改造

刘世东 赵申剑 于童

摘 要：某煤化工企业甲醇合成装置合成气压缩机组由BCL805 + 2BCL707压缩机和配套的ENKS63/71/64汽轮机组成。离心式压缩机机组因泵驱动电机抖动断电，导致联锁润滑油压力低停机。分析了油液系统存在的一些设计缺陷，如蓄能器和压力点位置错误、泵出口管路空量不足、蓄能器根止回阀未整定等。针对问题的原因，提出了一些解决方案，例如增加的联锁自起动油泵的力量，优化压力测点的位置的自起动信号备用泵，减少空气管的位置在油泵的出口，在蓄电池底部加装单向阀等，并进行实施，一劳永逸地解决了这些问题。

关键词：离心压缩机组;油系统;优化改造

1原因分析

1.1蓄能器和油泵自启取压点位置设置不当

1.1.1蓄能器1对PIA-6102A/B/C的自启动值和联锁值没有稳定影响。Pia-6102a/B/C复卷点设置在机组二楼（离地12m）， piA-1和Pia-6002复卷点设置在机组一楼，静压差为0.113 mpa。当PIA-6102A/B/C为0.15 mpa， PIA-6002压力为0.263 mpa时，电池1中的氮气压力完全释放。蓄能器的重要作用是提高油压从备用泵的工作值到联动值的时间，油压从备用泵的工作值恢复的时间。在该系统中，蓄能器1在PIA-6102A/B/C达到0.15mpa之前被停用，未能充分发挥压力缓冲和维护的作用，导致PIA-6102A/B/C备用泵自启动和低压联锁几乎同时触发。

1.1.2蓄能器1和2延迟PIA-6102A/B/C和PIA-6501触发自启信号。根据波义耳定律：

式中：P0—蓄能器气囊内预充气压力，MPa;V0—蓄能器总容积，m3;P1、V1—分别为蓄能器平衡工作点气囊内气体压力和体积，MPa、其中V1取0.001m3;P2、V2—蓄能器任意工作点气囊内气体压力和体积，MPa、其中V2取0.001m3。

①当蓄能器在进行工作的过程中，其体积的变化量会从式（1）向着式（2）进行转变，注：当气囊的放液速度过快时，此时气囊当中的气体是没有办法和外界环境实现热交换的，所以可以看做是绝热过程，放液绝热过程n=1.4。

②如果控油压力不断下降，当数值低于备泵自启压力时，即小于0.6MPa时，可以用下式来对蓄能器2其释放油量进行计算：

因为受到位置静压差的影响，在这种情况下，蓄能器1其压力就会不断下降，直到下降为0.713MPa，在此时，蓄能器1其平衡工作点的压力是1.0MPa，通过对此时蓄能器1的释放油量进行计算，最终结果为38.73L，由此就可以得出，如果控制油压力不断下降直到备泵自启压力0.6MPa时，那么蓄能器1以及蓄能器2所起到的稳压时间应当为：稳压时间=蓄能器释放体积÷机组用油量。

通过计算得到，由于蓄能器1以及蓄能器2的稳压作用，导致6501其油压低触发泵的自启时间会出现延迟，延迟的时间为2.21s。通过采取同样的方法得出，随着压力的不断降低，直到速关阀关闭压力为0.36MPa时，蓄能器1和2起到的延缓机组停机时间为。在此时，速关油压力从0.874MPa不断下降的时候，降到0.388MPa所用的时间是3s，由于在进行理论计算的过程中，没有对自立调节阀返回油量造成压力下降的影响没有做到充分考虑，因此所花的时间要小于理论计算所花时间。而此时润滑油的压力PIA-6102A/B/C也会不断下降，当中压力下降到0.15MPa时，蓄能器1以及蓄能器2所起到的稳压时间是。该项导致的PIA-6102A/B/C油压低触发备泵其自启所用的时间为7.6s。

1.2油泵出口管道空体积

在机组的实际运行过程当中，油箱其液位应当为1310mm，而油泵其出口安全阀的高度应当为2200mm。备用泵处于待机状态时，工作水平高于泵出口超过40毫米由于螺杆泵之间的差距和泵出口压力相反，以便所有前面的空管道安全阀和回流阀是空的。虽然出厂设置阀门1解决了这个问题，但实际测量的管道体积仍然是空的。根据现场管的体积计算，管的体积为39.64L，这可能会导致油泵响应时间延迟0.88s。

2对策和处理

2.1油泵电机增设电气联锁互启

油系统中的两个泵都是由电动机驱动的。在原有的低油压起动泵的基础上，增加了泵的电联动。实现了备用泵的瞬时自启动，有效地消除了蓄能器布置对备用泵自启动的延时影响。电气联锁的原理是从A泵的KM接触器中取一个常闭触点，连接到B泵KM接触器电路中常开辅助触点的两端。当A泵停止运行时，B泵KM接触器正常关闭，然后B泵自锁回路，B泵KM接触器线圈电气闭合，使B泵启动。同样地，通过同样的类比，B泵停机可以自动启动A泵。

2.2蓄能器连接管道增加单向阀

在蓄能器进口上增加一个止回阀，并在止回板上打开一个6mm的节流孔。既解决了蓄能器对油压恢复时间的影响，又有效地消除了蓄能器在线校准时油压波动的风险。

2.3消除备泵出口管道空体积

将泵出口管道和安全阀降低到罐操作水平以下，以消除由于出口管道容量空而造成的压力恢复延迟。

2.4调整油系统备泵自启测压点的位置

取消PIA-6102A/B/C的自启动功能，增加PIA-6002低油压备用泵的自启动功能，将油压自启动值设定为0.29mpa。经过优化后，油系统的流量基本相同，但PIA-6102A/B/C为“LL三取二联锁停机”。

3处理效果

2020年4月9日，经过上述改造和设计优化后，在机组启动和提速过程中，在机组在线运行时的预热2000r/min阶段，对手动停机油泵进行了两次油压波动试验。由于电气联锁触发，备用油泵自动启动。提高和优化了油系统的抗波动能力，解决了油系统的抗波动能力问题。

4结语

通过以上分析计算和措施，石油离心压缩系统中的设备流量和分布严格符合API614标准，基于实际需求的本地优化设计确保了系统的安全和稳定性。当两个油泵都由电動机驱动时，油泵必须有电气联锁装置。优化系统流程设计和管道布局，消除潜在的空容量问题，消除油泵、油冷却器等设备切换和蓄能器的风险。蓄能器在稳定油压方面起着重要作用，因此需要仔细选择确定相关参数，建立并严格执行定期维护检查制度。

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