一、簡介
CENTAC C250離心式兩級空氣壓縮機，美國Ingersoll-Rand公司生產，運行自動化程度高，操作直觀簡單，保護功能齊全，具有自動雙工、恆壓控制和故障自動檢測報警功能。華能德州電廠現有四台C250離心式空氣壓縮機，向兩台660MW燃煤火力發電機組提供儀錶空氣，正常情況下僅運行一台空壓機即可滿足系統用氣要求。運行中空壓機相繼出現一些問題，如：啟動后無法載入、載入時振動大跳脫；夏季潤滑油溫和壓縮機一、二級氣溫高造成的跳脫；啟動時振動大造成的轉子斷裂等。
1．運行方式
CENTAC空氣壓縮機採用微機控制和監視系統—CMC盤，處理所有的壓力控制和監視功能，並控制驅動電機啟動器、油加熱器和預潤滑油泵等輔助設備。CMC具有空載、調製（恆壓控制）和自動雙工（節能控制）三種標準的性能控制方式和使用方法。
空載時空壓機所產生的氣體全部放空至大氣，不向系統提供高壓氣體；調製是空壓機維持系統壓力與用戶在CMC盤上設定的系統壓力設定點上運行；自動雙工是空壓機根據系統的空氣需求量變化自動加減負荷運行。對於電廠用戶而言，需要維持壓縮空氣系統的壓力恆定，以確保各用氣設備動作正常可靠，一般採用調製方式運行（圖1）。
壓力感測器將測量的系統壓力轉變為4~20mA模擬量信號輸入CMC控制模件，CMC首先用實測的系統壓力與用戶通過操作員介面（OUI）設定的系統壓力設定點進行比較形成控制偏差，轉換為4~20mA的控制信號，分別送至進氣閥和旁路閥，控制二者的開度，保持空壓機的出口壓力在系統壓力設定點。CT測量產生模擬量電機電流送入控制模件，一是作為電機的過電流保護，即當電機電流達到設定的最大負荷或負荷上限HLL時，CMC邏輯限制進氣閥進一步開大，維持電機電流在HLL設定點，防止電機過負荷；二是當電流達到最小負荷設定值TL時，CMC邏輯把調製控制由進氣閥切至旁路閥，即進氣閥開度，維持不變，旁路閥開始開大，維持電流在TL設定點，防止進氣閥進一步關小，而造成空壓機喘振。
2．保護功能
為確保空壓機的啟動和運行安全，空壓機設置如下保護功能，當測點監測到相應參數達到其設定的動作值時，空壓機跳脫。如：油溫高或低、油壓低、氣溫高；一、二級小齒輪振動大。
二、問題分析
1．啟動問題
(1)啟動后無法載入。所謂載入就是空壓機運行時，進氣閥開大至最小開度以上產生恆定的氣量，旁路閥離開全開位進入節流調製壓力狀態，空壓機出口壓力維持在系統壓力設定點上。
空壓機不載入表現為：空壓機備妥狀態下，啟動后空載運行，此時空壓機進氣閥微開，旁路閥全開，按下載入按鈕后，空壓機進氣閥逐漸全開，但是顯示旁路閥不關，空壓機運行電流僅25A，較正常運行電流低7A，無法向系統送氣。
產生此現象的原因可能有：①閥門的儀錶氣壓力低，不能推動閥門動作；②旁路閥機械部分卡澀，閥門不能正常動作；③最小負荷或節流限值TL設定值太高；④電流測量值顯示偏低，低於節流限值TL。
對於①情況，需要檢查儀用氣閥門是否誤關和由檢修清理儀用氣濾網來消除；②情況出現的原因多為外部異物卡住執行器的動作部分所致；③情況均為改變TL設定值造成；④情況多是CT輸出電纜進入CMC的I/O板接點接觸不良以及旁路閥的控制電纜接觸不良引起。
(2)啟動時振動大跳脫。引發空壓機振動大的原因很多，如動、靜摩擦；油溫低；轉子不對中；喘振；軸承損壞等。啟動時出現振動主要是空壓機發生喘振和動、靜摩擦引起。
離心式空壓機的喘振是因為壓縮機輸送的氣量減小到一定程度后，空壓機產生的壓力不足無法維持穩定的輸送氣流，機內氣流產生的反向流動，在空壓機內產生擾流或渦流所致。為防止喘振的發生，系統設置了最小負荷點—節流限值TL，在空壓機運行時電流達到該TL值時開始開啟旁路閥，將系統不需要的部分氣體排放到大氣中。所以啟動時空壓機發生喘振的原因是TL值設定太小，造成空壓機啟動后運行在喘振區，採取措施就是將TL值調整到合適的大小便可以徹底解決。
空壓機在啟動時，產生動、靜摩擦的原因主要是：一級空氣冷卻器凝結水自動疏水閥故障、凝結水疏水管路堵塞或空氣冷卻器泄漏，形成積水使液位過高，啟動時積水被氣流攜帶，衝擊二級壓縮機葉輪，產生過大的軸向推力，致使推力軸承與推力盤磨損，動靜間隙減小甚至消失所致。
為防止空壓機內產生積水，採取如下措施：①將空壓機一、二級空氣冷卻器的凝結水自動疏水引至敞口地漏，便於正常運行期間檢查疏水情況；②啟動或停止空壓機前，手動開啟凝結水自動疏水閥的手動旁路閥，將積水放凈；③運行期間定期檢查自動疏水的疏水情況，冬季空氣乾燥凝結水量減小，自動疏水閥不疏水時則每兩天開啟一次手動旁路閥，吹掃凝結水疏水管，防止灰塵、鐵鏽等污物堵塞輸水管路。
2．運行問題
(1)夏季油溫和一、二級排氣溫度高。空壓機自投運以來，夏季運行中經常出現油溫和氣溫高達到跳脫值。油溫和氣溫高的原因一是冷卻水溫高，可達33℃，二是冷卻器淤泥或結垢、傳熱係數降低。開始時多採取反衝洗冷卻器和提高油溫、氣溫跳閘值的方法進行處理；反衝洗冷卻器后僅能保持4~6天，反衝洗的頻率一度達到每周一次，給檢修人員帶來了大量的工作量；而且提高油溫、氣溫跳閘值，造成運行氣溫升高，多次引起空壓機喘振誘發振動增大至跳閘值而跳脫，最多時一天內因氣溫高、振動大或油溫高發生五次跳閘事件。對其中兩台空壓機採取了降低冷卻水溫的方法，首先加裝一台外置管式冷卻器，通入控制室中央空調產生的7℃的冷凍水，將進入空壓機的冷卻水由33℃降至20℃以下，將空壓機的排氣溫度降至20℃以下，油溫降低了8℃。對另兩台空壓機則接入引自化學凈水站的26℃的潔凈的工業水，降低排氣溫度達10℃，冷卻器的臟污速度大大減緩。目前，夏季反衝洗冷卻器頻次，已經降至每六周一次。
(2)停運空壓機頻繁聯動。空壓機運行中曾經多次出現出口壓力顯示突降至零，其他自動備用的空壓機紛紛聯啟。壓力低備用機聯動的條件如下：系統壓力低至0.634MPa (92PSI)滿足2min，備用空壓機聯動；如系統壓力低至0.606MPa (88PSI)滿足1min，備用空壓機聯動。系統壓力取四台空壓機出口壓力顯示值的平均值。檢查運行空壓機出口壓力突降的原因，發現是壓力取樣管斷裂或脫落造成。由於該取樣管為橡膠管，而空壓機出口氣溫夏季有時高達45℃，長時間運行橡膠老化斷裂。針對這種情況，將壓力取樣管改為不鏽鋼管，已運行半年以上，再未發生聯動問題。
(3)空壓機運行節能問題。由於台660M W機組儀用氣系統嚴密性較高，目前正常情況下四台空壓機僅需維持一台運行，三台備用即可滿足要求。而且運行的空壓機也只是在最小載荷運行。最小載荷運行的空壓機能耗與空壓機防喘振節流設定值TL直接相關。調試時，廠家為確保設備安全，將該定值設定在31.6A，額定電流的0.93倍，這樣空壓機維持最小載荷運行時，日耗電7200kW•h。夏、秋季，空氣密度小，按31.6A運行，空壓機將無法載入，如TL設定值低於0.8倍額定電流（試驗得出），空壓機將發生喘振為最大限度地挖掘節能潛力，目前將空壓機TL值設定在30A，日耗電下降6800kW•h，年節電達146000kW•h。
3．啟停控制問題
四台空壓機的啟停，分別有三種方式：遠方控制室DCS(發電機組分散控制系統）方式，遠方CEM（能量主控系統）和就地控制面板CMC。空壓機的正常啟停在DCS上實現(圖2)。
DCS為用於機組集中控制的分散控制系統；CEM是英格索蘭公司提供的用於集中控制與管理多台配有CMC控制盤的空壓機的軟體包。在DCS僅能實現空壓機的啟停控制，在CEM和CMC上不僅可以實現空壓機的啟停，而且可以實現空壓機運行參數的監視。遠方啟動時CMC控制箱上的「Remote Function Enable/Disenable」選擇開關必須在「Enable」位；無論在遠方還是從就地啟動空壓機，均需要就地空壓機CMC盤上發出備妥信號。空壓機備妥狀態，既要求就地空壓機的潤滑油、密封氣、冷卻水等輔助系統投運正常，也要求遠方DCS來的信號正常。
由於機組DCS控制系統採用西門子專門研發的用於電站機組控制的T-XP系統，其設計採用圖3所示的驅動模塊DCM控制空壓機的啟停。
當運行空壓機需要停運時，CB OFF口發出脈衝停止命令取非，送到DCS的停止繼電器，使繼電器短時失電，其常開接點斷開，停止信號通過硬線到達CMC，CMC接通電機開關的跳閘迴路，開關斷開。CB OFF口發出的脈衝停止信號歸零后，停止繼電器又帶電，其常開接點閉合，向CMC發出遠方備妥信號，準備空壓機的下一次啟動這種邏輯存在的問題是，當控制空壓機的DCS中的該AP(T-XP分散控制系統中的自動處理器）故障時，CB OFF口的信號取非后，使繼電器長期失電，造成CMC無法接收到DCS來的空壓機遠方備妥信號，從而空壓機無法啟動失去備用。
採取的措施是：將CB OFF口的停止邏輯中的「非」取消，將接到CMC的硬接線由停止繼電器的常開接點改至常閉接點，這樣只有空壓機停運的瞬間，停止繼電器短時帶電，常閉接點才會斷開，造成空壓機失去備妥信號（空壓機停運後轉速下降至零之前，空壓機不能備妥無法再次啟動）。其他情況下繼電器均失電，常閉接點始終閉合，保證空壓機正常備用。
