1 引言

　　重整裝置氫氣增壓機（K581）由美國埃理奧特公司設計制造，蒸汽透平驅動的兩級壓縮離心壓縮機，K581壓縮機控制系統（CCS）使用美國Triconex公司三重模塊化冗余（TMR）的Tricon系統。K581壓縮機是連續重整裝置的核心設備，其作用是將重整反應產生的氫氣經過兩級壓縮增壓后進入再接觸罐提純，一部分氫氣供裝置自用，一部分氫氣送至PSA提純，剩余部分氫氣送出裝置并入含氫管網。

2 故障現象及影響

2.1故障現象

　　裝置大檢修后，K581壓縮機轉速運行控制產生了波動(如圖一)。紅色曲線為壓縮機轉速設定值，綠色曲線為壓縮機實際運行轉速；壓縮機的實際轉速不能及時跟蹤轉速設定值，呈現鋸齒狀的等幅振蕩。

2.2故障影響

　　K581壓縮機轉速運行波動幅度在200rpm左右，波動大時在300rpm左右。K581轉速運行波動問題對壓縮機組設備安全造成一定的隱患，容易造成汽輪機內部部件產生疲勞裂紋。

3 故障分析

3.1 調速系統結構

　　K581壓縮機轉速調節系統主要由Tricon控制系統、控制油系統，油動機和調節汽閥四部分構成（如圖二）。Tricon控制系統通過內部PID運算輸出控制電信號。控制油系統提供穩定的符合設計要求的動力油壓，主要由油箱、油泵、過濾器、冷卻器、三通溫控閥和自立式壓力調節閥等部件構成。壓縮機轉速調節是通過改變調速汽閥的開度，調節進入汽輪機的蒸汽流量來實現的。而調節汽閥又是由油動機經由傳動機構來帶動的。

圖二

　　油動機又叫伺服馬達，是帶動調速汽閥的執行機構。K581壓縮機的油動機主要由電液轉換器、伺服油缸、活塞、反饋凸輪及提升臂等部件組成。在控制電信號作用下，電液轉換器通過力矩馬達伺服閥產生油壓差并作用于滑閥兩端。滑閥上下移動改變活塞兩端油壓力使之上下移動，最終轉換為輸出軸的上下移動。輸出軸通過杠桿與伺服油缸導向桿連接，進而改變油缸活塞兩端油壓，帶動閥桿、提升臂移動，進而調節閥門開度。

　　K581壓縮機的調速汽閥由五組閥座、閥芯構成（如圖三）。每組閥芯，閥座的尺寸和安裝位置不一樣。每組閥芯與提升橫梁之間有固定的裝配間隙。調速汽閥的總行程為1.695英寸，1#閥芯與提升橫梁的間隙為0.06英寸，2#閥芯的間隙為0.329英寸，3#閥芯的間隙為0.649英寸，4#閥芯的間隙為0.974英寸，5#閥芯的間隙為1.344英寸。這樣就保證了調速汽閥的5組閥芯按0~100%行程依次開啟。

圖三 

3.2轉速調節

　　K581壓縮機轉速調節采用串級控制方案（如圖四）。主回路為壓力控制回路（PIC5817），主被調參數為一級增壓機入口分液罐（D582）壓力（PT5817），主設定值為重整產物分離罐（D581）重整反應壓力控制器（PIC5815）的輸出，主調節器采用比例-積分控制算法；副回路為速度控制回路（SIC5851），副被調參數為汽輪機轉速，副設定值為PIC5817的輸出，副調節器采用比例-積分控制算法。當主回路設定值與主被調參數產生偏差時，主控制器經過比例-積分算法產生相應的輸出做為副回路的設定值。副控制器經過比例-積分算法產生相應的輸出，通過Trcion3806E模塊輸出20–200 mA信號作用在WOODWARD TM-25LP電液轉換器上。電液轉換器通過杠桿改變油動機活塞兩端油壓差，最終操縱調節汽閥的開度，相應的改變壓縮機的轉速。

圖四

4 故障解決

　　通過對K581壓縮機轉速調節系統的檢查分析，主要有兩方面原因造成轉速波動：1、控制油壓力不穩定；2、控制器PID參數設置不合理。

4.1控制油壓力不穩定問題

　　控制油壓力主要由自立式調節閥控制，設定壓力為650KPa。此閥門由美國費希爾公司設計制造，型號為EZ655/3A，公稱通徑為1 英寸，快開流量特性，閥后壓力控制，法蘭連接，壓力調節范圍：78～174psi 。由于此閥門執行機構膜片破裂，閥門調節作用不穩定，導致控制油壓力波動。對自立式調節閥下線維修，更換膜片后，控制油壓力穩定在650KPa。

4.2 控制器PID參數整定

　　初始PID參數設置為比例度Pb=50，積分時間Ti=5，壓縮機轉速呈現出等幅振蕩鋸齒狀曲線。保持積分時間Ti=5不變，增大比例度Pb=90，振蕩幅度減小，周期縮短。繼續增大比例度Pb=120，增加積分時間Ti=6.5，振蕩周期增大，過渡曲線明顯改善。適當增大比例度，減小比例作用；增加積分時間，減弱積分作用，通過多個PI參數組合，多周期觀察，得到比例度Pb=160，積分時間Ti=6.8。這時壓縮機轉速調節比較平穩（如圖五）。

圖五

5 總結

　　控制油壓力穩定后，對控制器PID參數進行重新整定，從壓縮機轉速控制曲線中可以看出，整個轉速控制過渡過程及時、平穩。當轉速設定值改變時，通過控制器PID調節后，實際轉速能平穩的跟隨設定值變化。這說明調節回路品質較差時，可以通過精細調整PID參數來修正和彌補，使控制基本達到穩定性能。

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