浅析大型机组的联锁保护系统

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中国设备
工程
Engineer ing hina C P l ant
中国设备工程 2019.04 （下）化工装置的大型机组一般尺寸大、结构复杂，分别有低压、中压和高压等几个缸段串联组成，具有压缩比高、流量小、压缩介质特殊、易燃易爆等特点，采用高压蒸汽透平机的方式驱动。

在整个化工装置工艺流程中，压缩机组起着承上启下的关键作用，是整个工艺装置的核心设备。

压缩机组及透平机组的连锁保护是关键，连锁动作是否及时有效、是否参数齐全对整个机组的安全运行及工艺生产的稳定起着关键作用。

本文就机组的连锁保护系统进行了大体、简要的介绍。

常规的化工装置中，压缩机组及蒸汽透平系统的连锁
浅析大型机组的联锁保护系统
徐向大
（中石化第十建设有限公司，山东 青岛 266555）
摘要：本文简要介绍了化工装置中的压缩机组及蒸汽透平系统的连锁保护系统。

通过对机组润滑油路系统的联锁保护逻辑、机组干气密封系统的联锁保护逻辑、机组盘车系统的联锁保护逻辑等的介绍，以便于仪表专业的工程技术人员对机组的连锁保护方面的知识有全面的了解，提高仪表安装方面的技术技能。

关键词：控制系统；流程；连锁；保护
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）04（下）-0161-03
保护系统主要有：机组润滑油路系统的联锁保护逻辑，机组干气密封系统的联锁保护逻辑，机组盘车系统的联锁保护逻辑等。

1 机组油系统的联锁保护1.1 油系统流程简介
压缩机组的油系统为强制供油系统，压缩机和透平共用一个强制供油系统，整个压缩机油系统分为两路，一路为润滑油系统，一路为控制油系统。

图1为典型压缩机润滑油系统图。

分料、送料过程。

2.1.3 自动送料装置8的结构和原理
自动送料装置8（如图3、4）由伺服电机1、丝杠螺母2、丝杠3、顶升气缸4、导向杆5、支撑板6、支撑板7、卡爪气缸8、支撑座9、气缸杆10、连杆11、卡爪盘12、卡爪盘13、固定杆
14组成。

伺服电机1与锻压
机固连，丝杠螺母2与丝杠3套接，支撑板7与丝杠螺母2固连，导向杆5一端与支撑板7固连，另一端穿入支撑板6的导向孔，支撑板6可以沿导向孔运动。

气缸4底座与支撑板7固连，气缸4伸出杆与支撑板6相连接。

本设计螺母热锻机械9包含热锻螺母加工的3道工序：墩粗、预成型、成型加工，且3道工序都在一台螺母热锻机械上完成。

螺母热锻机械上3个加工工位处分别对应设置3个卡爪盘。

在机构启动时，支撑板7及以上机构都处于起始位置（如图3）。

当加热后的胚料到达指定位置时，卡爪盘16抓紧胚料，在伺服电机1的驱动下，支撑板7向右移动（如
图3），将胚料移送至墩粗工序位置处，卡爪盘16下降并松开，锻压机下降完成墩粗工序。

然后，伺服电机驱动支撑板7向左移动，回到原起始位，卡爪盘16上升、夹紧新到位的
图4
热胚料进行第二次循环。

在第二次循环时卡爪盘15卡紧墩粗后的热胚料，将其移送至预成型工序位置处。

同理，预成型后的胚料由卡爪盘12、13夹紧进入成型加工工位处，完成成型加工工序。

成型加工工序完成后胚料通过自动下料装置7下料（如图1），所以螺母热锻机械可以实现3个工序的的同时加工。

3 结语
论文主要对螺母热锻加工自动化生产线的整体方案进行了设计；设计了与生产线相配合的由数套上、下料装置构成的组合上下、料系统；对压力切断机及热锻机的上、下料装置进行了设计，实现了螺母热锻加工从棒料解捆、切料、加热、墩粗、预成型、成型加工的自动化。

参考文献：
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[3]吴焱明，叶云龙.咬口机自动上下料控制系统设计[J].机械工程与自动化,2014（01）
[4]刘春林.料斗式自动定向装置的设计与研究[J].组合机床与自动化加工技术,2011（11）
[5]孙传荣. 螺母自动化锻压生产线的设计研究[D].河北工程大学,2015
[6]
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研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术
中国设备工程 2019.04 (下
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图1 润滑油路系统流程简图
1.2 润滑油主、辅油泵连锁启停保护逻辑
机组润滑油站由主油泵、辅助油泵和紧急事故油泵组成。

在机组正常运转情况下，只开启主油泵，辅助油泵处于“AUTO”投自动状态，当润滑油泵出口压力低于报警设定值或者润滑油总管压力低于报警设定值时，辅助油泵联锁启动，以保证机组润滑油、控制油的正常供给压力，辅助油泵在油压恢复正常后，会自动停止运转。

紧急事故油泵在压缩机停工及辅助油泵不能启动时，为保证机组的安全，会自动联锁启动，以维持透平的润滑油供给，保证透平能够正常盘车降温。

润滑油主油泵的启动，也要达到以一定的条件，才会自动发出“允许启动”信号到电气控制柜。

2 干气密封系统的联锁保护
2.1 干气密封系统的作用及气体选用
压缩机的干气密封气的选择要求达到以下要求：（1）向干燥气体密封件表面提供清洁、干燥的密封气体。

（2）向分离密封件提供清洁、干燥的分离气体。

（3）对干燥气体密封件和分离密封件的“良好状态”进行监控。

压缩机通常以氮气作为分离气体；以工艺气体（惰性气体）作为送往主密封的密封气进气，密封气在压缩机的整个运行过程中都要不断地送入；使用氮气作为辅助密封的中间气体进气，在将压缩机停机的同时，为了防止工艺气体从辅助放空阀泄露，应以大于放空阀压力的中间气体送入。

2.2 干气密封系统控制流程
主密封气首先经过过滤器中的固体颗粒后，在差压控制阀的控制下进入压缩机两端的干气密封一级密封腔中。

大部分主密封气通过梳齿密封进入压缩机机体；少部分通过干气密封的一级密封的动静环之间的空隙，进入主密封气泄漏至火炬系统。

在压缩机两端的主密封气泄漏至火炬管线上，各设有三个压差指示器，监控主密封气泄漏至火炬的泄露量。

差压指示器设有压差高报警和高高联锁报警。

在压缩机两端的主密封气泄漏至火炬管线上，还各设有主密封气泄漏至火炬流量指示仪。

干气密封二次密封气和隔离气，一般采用的是0.6MPa 的低压氮气，低压氮气首先经过过滤器中的固体颗粒后，经过自力式压力调节阀控制压力在0.4MPa 后分为两路：
一路作为二级密封气总管分别进入低压缸、高压缸的干气密封的二级密封腔中。

大部分二级密封气通过梳齿密封进入主密封气泄漏至火炬系统管线，少部分二级密封气通过干气密封的二级密封的动静环之间的空隙进入二级密封气泄漏至大气管线。

另一路作为隔离气总管分别进入压缩机低压缸、高压缸两端的轴承与干气密封之间的腔体中。

部分隔离气通过梳齿密封进入二级密封气泄漏至大气管线，部分隔离气通过梳齿
密封进入轴承箱中，通过呼吸阀排至大气。

在低压氮气二次密封气总管上设有安全阀，设定压力一般为0.6MPa ，保护二次密封气不超压。

两路外部密封气与自身工艺气之间设有自动切换阀，在压缩机运行正常后可以将外部密封气自动切换到自身工艺气。

2.3 干气密封增压联锁保护逻辑
压缩机组的气体密封盘上装有空气驱动气体增压器，在压力不足以保持送入机组密封所需要的流量时，该增压器能够提高密封气体的压力。

主要用于压缩机吹扫、预增压、开车和停车时，密封气压力不足时使用。

在压缩机正常运行时，密封压力足够，不需要使用密封气增压系统。

以某装置为例，在工艺气压力达到标称5-10PSIG 时，控制逻辑启用增压器，在密封气差压信号PDIT124A/124AA 或者PDIT124B/124BB 发出低于低流量报警信号时，激活气体增压器，这时联锁就会打开增压器驱动隔离阀SDV-125，将仪表风送入增压器，在增压器的运行过程中，增压器的速度是随操作压力的增加而降低的，增压器是按照增压器高位泄露信号与密封放空压力变送器PDT-125一起工作的，如果压力超过压力变送器高值报警设定值，控制逻辑会关闭增压器驱动隔离器SDV-125，并激活报警。

3 盘车装置连锁保护3.1 盘车允许启动连锁保护
盘车投用前需确认机组润滑油系统正常，盘车启动有两个条件，润滑油总管压力不低于工况要求压力以及收到透平零转速信号。

3.2 盘车电机的启停逻辑保护
（1）在汽轮机就地或远程启停逻辑。

就地仪表起停盘上有盘车自动或手动旋钮，盘车电机可以就地启动，也可以在中央控制室远程启动。

其逻辑实现如图2。

图2 盘车电机启动保护逻辑图
（2）盘车电机控制逻辑如图3。

图3
4 案例分析
以空气分离装置大型压缩机组为例。

压缩机组是由空气压缩机和氮气压缩机组成的压缩机组。

空气离心
压
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工程
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中国设备工程 2019.04 （下）刀库系统的出现是为了解决生产中存在的效率问题，在以前加工过程中，不同类型的产品需要使用不同类型的刀具来进行处理，而且对产品处理的要求也大不相同，这就导致了在加工过程中必须停下来换刀，相应的机器设备就需要停工进行等待，如果中断设备运行，重启需要耗费更长的时间；只能使设备保持原状态等待换刀过程的结束，这时也会引起电能的消耗，工序进行的时间也会相应地增长，也导致了效率的降低。

为了解决这个问题，我们事先把需要使用的刀具存放在刀库系统中，并在计算机的控制下进行生产过程的换刀、加工等动作，计算机与人力相比速度更快，更节省时间。

数控刀库设计的目的在于实现在生产过程中全自动、快速地换刀，从而提高生产效率。

下面我们就对设计过程中存在的一些问题进行探讨与分析，并寻找相应的解决方案。

1 换刀过程的实现
本次设计中采用的是带有机械手的自动换刀装置，在计算机控制下由机械手实现取刀、换刀等操作。

在没有工作命令的状态下，机械手的两个刀夹处在紧闭状态下。

紧闭状态的保持既可以通过弹簧实现，也可以通过电磁铁来实现。

通过弹簧可以降低电能的消耗，而电磁铁易于控制，通过改变
浅谈关于数控刀库设计中
存在的问题及对策分析
王东辉
（内蒙古工业大学工程训练教学部，内蒙古 呼和浩特 010080）
摘要：近年来随着电子技术的飞速发展，芯片集成度大大提高，计算机的容量和运行速度也实现了跨越式的进步，利用计算机进行数字控制的技术亦愈发成熟和先进。

在此背景下，数控加工技术也得到了充分的发展和使用。

其中最核心、最精密的便是高速加工中心中的数控刀库，它是加工机床的效率和可靠性的决定部分。

本文对数字系统控制下的刀库设计中存在的一些问题进行了探讨，并提出了相应的解决方案。

关键词：数控加工中心；机械手；传动装置；刀盘选择
中图分类号：TG385.9 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）04（下）-0163-02
课题：内蒙古工业大学科学研究项目基金资助，项目编号：z y201825
流过电流的大小，就可以很好地改变机械手闭合的程度。

在实际应用中，可以根据需要自行选取控制的方式。

当设备开始工作时，计算机会向机械手发出命令，机械手会随之移动到系统要求的换刀位置。

而与此同时，操作中所需要的刀具也会在传动装置的作用下移动到相同的位置，当刀具到达指点位置后，系统收到反馈。

如何判断刀具是否到达指定位置可以通过安装光电门来实现，一旦到达预定位置，光电门就会向系统传递信号通知计算机，计算机接到这个信号后，再向机械手发出取刀命令。

接到取刀命令后，机械手的两个刀夹单元自动松开，定位到所需刀具后再进行夹持，在弹簧或电磁铁的作用下紧紧夹住刀具。

刀具离开传送装置，传送装置会根据系统的需要前进或者后退，同时机械手会回到初始位置进行工作。

通过上述对工作过程的分析，可以意识到换刀过程中最关键的就是定位问题。

2 机械手的设计
在换刀过程中，机械手夹持力大小的控制是比较关键的一个步骤。

如果施加的力过大，机械手的承重就比较大，也有可能对刀具造成损害，甚至有可能夹坏刀具。

如果施加的力过小，道具有可能会中途掉落，对操作人员和整个系统都有很大的风险，甚至会造成安全事故。

因此，如何精确的控制施加力的大小是我们必须要解决的问题。

在使用弹簧控制取刀的装置中，弹簧的选取和安放就非常重要。

为了保证两
缩机部分主要由离心压缩机DMCL1204+2MCL1203与汽轮机NKS63/90组成；氮气压缩机部分由3BCL608与汽轮机NKS63/90组成；DMCL1204+2MCL1203为主空压机型号，输送介质为湿空气；3BCL608为增压压缩机型号，输送介质为纯净氮气。

本压缩机组共分为三缸、六段、十五级，经过四次中间冷却和两次水气分离；NKS63/90为驱动机冷凝式汽轮机型号，汽轮机为双轴伸结构，排汽端与主空压机相连，进气端通过变速机驱动氮气增压机。

主空压机低压缸、中压缸、汽轮机、变速机和高压缸（氮气增压机）
之间均通过膜片联轴器联接。

本机组连锁保护系统分为润滑油系统保护连锁启机、连锁停机、连锁启动辅助油泵及连锁报警系统。

参考资料：
[1]杭州汽轮机股份有限公司提供
(NKS63/90)所有图纸及使用说明书等施工技术文件.
[2]沈阳鼓风机厂压缩机(DMCL1204+2MCL1203+3BCL608)图纸及其施工技术文件.。