儲氣庫壓縮機組電動可變余隙調節(jié)系統(tǒng)的研究、設計和運用

黃林

（中國石油集團濟柴動力有限公司成都壓縮機分公司，四川 成都 610100）

大型往復式壓縮機組在實際使用中，會根據現場情況對壓縮機組的排量進行實時調節(jié)。常規(guī)的調節(jié)方式回流閥旁通調節(jié)、壓縮機主電機轉速調節(jié)和可變余隙腔調節(jié)三種方式。其中，回流閥旁通調節(jié)為耗能調節(jié)；壓縮機主電機轉速調節(jié)方式因為主電機的功率大（4500KW）配置變頻器成本相當高；可變余隙腔調節(jié)可以在壓縮機排液在一定范圍內進行精確的調節(jié)，而且成本較低，也能節(jié)能降耗，目前，在大型往復式壓縮機組上運用很多。

可變余隙腔調節(jié)系統(tǒng)又分為手動可變余隙腔、液壓可變余隙腔、電動可變余隙腔裝置。其中，手動可變余隙腔為手動人工調節(jié)，需要在停機的情況下才能完成，而且依賴于操作人員的經驗去維系壓縮機在一個安全范圍內運行操作。液壓可變余隙腔需要一套獨立的液壓機構來驅動調節(jié)余隙腔，機構復雜、維護難度高。電動可變余隙腔裝置（以下簡稱EVCP）作為一個自動的無級余隙調節(jié)系統(tǒng)，可實時調節(jié)壓縮機運行負荷（見下圖深灰線）至理想負荷值（扭矩/功率上限所對應的負荷值）。通過挖掘和利用壓縮機潛在做功能力，以產生額外的功率輸出（見下圖淺灰部分），從而實現自動化控制以及系統(tǒng)節(jié)能，并以設定的壓比和功率上限來保護壓縮機在合理的工況范圍內運行。

圖1

1 系統(tǒng)結構以及工作原理

EVCP的布局是根據氣缸數和負荷調控范圍，來決定EVCP執(zhí)行器的數量；EVCP的安裝氣缸蓋側。EVCP配備標準的3相380VAC/50HZ電機。通過在PLC系統(tǒng)中增配2個AC/AC換向接觸器來實現電機正/反向轉動。每個EVCP 執(zhí)行器有4路本安信號與PLC交互。EVCP系統(tǒng)可以實現壓縮機組氣量的精確的、實時的、無極調節(jié)，響應國家節(jié)能降耗、降本增效的號召。

EVCP分為執(zhí)行機構、控制機構以及控制程序組成。

1.1 執(zhí)行機構

執(zhí)行器由3組獨立的可拆卸主體部件組成：絲桿單元、變速單元、電機單元。無須特殊的拆裝工具，吊裝孔使得部件的拆卸更方便。安裝在已配有變余隙腔的氣缸上。通過特制的轉接盤，EVCP執(zhí)行器可直接安裝于配有VVCP的氣缸上。EVCP活塞根據壓縮機參數進行針對性設計，由鎖緊螺栓或鎖緊錐套將其固定在驅動絲桿上。

1.2 控制機構

每個EVCP執(zhí)行器出來的4路本安信號（零位/百分位限位開關、絲桿溫度傳感器、位置傳感器）通過多芯儀表電纜傳往機柜。電纜一頭預制有13針接頭，該接頭直接與EVCP執(zhí)行器本體上插座相連；另一端通過防爆接線盒轉接到非危險區(qū)機柜內的安全柵上；這4路信號均傳輸至PLC系統(tǒng)。

EVCP活塞位置信號為4～20mA模擬量反饋信號，該信號用于實現閉環(huán)控制，根據其設定值，來調整EVCP活塞的實時位置?；钊恢每刂频脑O定值可以通過控制回路自動計算賦值，也可以由操作工手動輸入。

限位開關信號被用于防止因人為誤操作或位置傳感器失效而引起的活塞 超程 調節(jié)，并且限位開關和溫度信號（絲桿溫度高高情況下）一起被用于聯(lián)鎖停EVCP電機。在因電氣故障或傳感器故障造成的電動控制失效情況下，EVCP可以通過手輪在現場進行手動調節(jié)。

PLC輸出的控制信號通過交流電機控制器來控制電機單元的正反轉，實現壓縮機余隙腔的變化實現無極氣量調節(jié)。

2 設計和控制程序

EVCP控制控制變量有流量、壓比、電流。其中，流量為主控變量，壓比和電流為輔控變量，分為3組PID調節(jié)控制，通過選擇最終的PID輸出電機控制器來帶動電機單元正反轉，實現氣量的無極調節(jié)。

PLC系統(tǒng)控制的驅動電機的信號為4～20MA。

3 現場使用情況

現場使用照片（供參考），見圖2。

圖2

4 結語

大型往復式壓縮機組在使用中分為回流閥旁通調節(jié)、壓縮機主電機轉速調節(jié)和可變余隙腔調節(jié)三種方式，主要對可變余隙腔調節(jié)系統(tǒng)結構、工作原理以及工作程序進行了闡述了解，通過可變余隙腔調節(jié)在使用情況發(fā)現其在壓縮機排液在一定范圍內進行精確的調節(jié)，而且成本較低，也能節(jié)能降耗，目前，在大型往復式壓縮機組上運用很多。