CN109253101B - 管线压缩机泄压紧急停车、正常停车后一键启动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管线压缩机泄压紧急停车后的一键启动控制方法：判断一键启动按钮被按下；判断启动条件是否满足；启动润滑油主泵并联锁启动油雾风机；判断润滑油压力是否正常；打开外部密封气切断阀；进行气体置换；执行阀门顺序控制流程；启动盘车电机，机组进入盘车状态，判断盘车过程中机组轴承振动、轴承温度是否正常；启动电机；关闭外部密封气切断阀；本发明的一键启动控制方法无需人为干预，极大提高了天然气管线压缩机的自动化控制水平，节省了人力资源，减小了启动时间，为以后实现压气站无人化值守提供可靠的技术支持。

Description

管线压缩机泄压紧急停车、正常停车后一键启动控制方法

技术领域

本发明属于大型旋转设备自动控制技术领域，应用于电驱离心天然气管线压缩机组，旨在实现电驱离心天然气管线压缩机一键启动。

背景技术

2016年12月国家***发布天然气发展规划，将天然气消费占比目标设定为8.3％至10％，年均天然气消费量至少要新增200亿立方米。期间新建天然气主干及配套管道4万公里，2020年总里程达到10.4万公里，干线输气能力超过4000亿立方米/年，而输送天然气的主要方式是在管道输送过程中，每隔200公里左右建设一个压气站，通过加压的方法输送天然气至下游，每个天然气压气站会有至少两套压缩机组并联布置，根据驱动设备的不同可分为燃驱(燃气轮机驱动管线压缩机)和电驱(电机驱动管线压缩机)。如图1所示，电驱管线压缩机组典型***组成主要设备包括离心压缩机1、齿轮箱2、电机3、变频器4、润滑油站5、干气密封***6、压缩机控制***UCP7、马达控制中心MCC8、阀门(如入口切断阀13、加载阀14、防喘振阀15、紧急放空阀16、出口切断阀17等)、管道等，其工作原理为：电机3通过变频器4控制离心压缩机1的转速，使天然气压力被加压到所需压力。一般情况下，上游的供气量不是恒定的，势必会要求压气站中离心压缩机1的频繁(相对)启动和停止，同时为了设备的维护，也往往需要切换运行的离心压缩机1，如每隔一段时间停止其中一台离心压缩机1，并且启动另外一台。而由于电驱管线压缩机组涉及到的辅助设备较多，在启机过程中需要人为手动启动各个相关辅助设备，由人工判断所有条件满足后才能启动离心压缩机1，此过程费时费力，且对操作人员操作水平要求较高。

发明内容

针对电驱离心天然气管线压缩机启动过程中，需人为手动启动各相关辅助设备，人工判断所有条件满足后才能启动离心压缩机1所致的费时费力,且对操作人员操作水平要求较高的问题，本发明的目的在于，提供一种电驱离心天然气管线压缩机一键启动控制方法，该方法能够在不同的停车方式下，实现电驱离心天然气管线压缩机的一键启动，省时省力，且无相应操作人员具备专业的操作水平。

为了实现上述目的，本发明采用如下方案予以解决：

一种电驱离心天然气管线压缩机泄压紧急停车后的一键启动控制方法，包括如下步骤：

步骤1，判断一键启动按钮被按下，进入步骤2；

步骤2，判断启动条件是否满足，若满足，则进入步骤3；

步骤3，启动润滑油主泵并联锁启动油雾风机，进入步骤4；

步骤4，判断润滑油压力是否正常，若正常，进入步骤5；

步骤5，打开外部密封气切断阀12，进入步骤6；

步骤6，进行气体置换；进入步骤7；

步骤7，执行阀门顺序控制流程，进入步骤8；

步骤8，启动盘车电机，机组进入盘车状态，判断盘车过程中机组轴承振动、轴承温度是否正常，若盘车过程无故障、无报警，进入步骤9；

步骤9，启动电机3；

步骤10，关闭外部密封气切断阀12；

步骤11，结束；

上述步骤中，当条件不满足时，则等待并判断，若持续等待时间超过设定的最长等待时间或启动过程中出现报警，则判定一键启动失败，恢复启动前的原始状态。

进一步的，所述步骤2中的启动条件包括：

隔离气压力正常；

站控***允许启动；

干气密封***正常：无故障、无报警；

润滑油温度正常；

入口切断阀、出口切断阀处于远控状态；

润滑油备泵测试正常：测试润滑油备用泵是否能够正常启动。

进一步的，所述步骤6的气体置换流程具体包括如下操作：

首先，检查并控制各阀门处于吹扫前所需状态，具体是：入口切断阀关闭、出口切断阀关闭、防喘振阀关闭、入口加载阀关闭、紧急放空阀打开、外部密封气切断阀打开；然后，打开入口加载阀，吹扫压缩机管路；打开防喘振阀，吹扫防喘振回路；关闭紧急放空阀。

进一步的，所述步骤7的阀门顺序控制流程具体包括如下操作：

检测入口切断阀两端差压是否≤100KPa，如果是，则打开入口切断阀、打开出口切断阀；然后关闭入口加载阀。

进一步的，所述步骤9的电机启动流程具体包括如下操作：

UCP发送“压缩机就绪”信号至变频器；

确认变频器无故障、无报警；

电机通过变频器升速至压缩机最小工作转速。

本发明的另一个目的在于，提供一种电驱离心天然气管线压缩机正常停车/保压紧急停车后一键启动控制方法，包括如下步骤：

步骤1，判断一键启动按钮被按下，进入步骤2；

步骤2，判断启动条件是否满足，若满足，则进入步骤3；

步骤3，启动润滑油主泵并联锁启动油雾风机，进入步骤4；

步骤4，判断润滑油压力是否正常，若正常，进入步骤5；

步骤5，执行阀门顺序控制；进入步骤6；

步骤6，启动盘车电机，机组进入盘车状态，判断盘车过程中机组轴承振动、轴承温度是否正常，若盘车过程无故障、无报警，进入步骤7；

步骤7，启动电机；进入步骤8；

步骤8，关闭干气密封外部密封气切断阀；

步骤9，结束。

进一步的，所述步骤2中的启动条件包括：

隔离气压力正常；

站控***允许启动；

干气密封***正常：无故障、无报警；外部密封气切断阀打开；

润滑油温度正常；

入口切断阀、出口切断阀处于远控状态；

润滑油备泵测试正常：测试润滑油备用泵是否能够正常启动。

进一步的，所述步骤5的阀门顺序控制流程具体包括如下操作：

检测入口切断阀两端差压是否≤100KPa；如果是，则打开入口切断阀、打开出口切断阀；然后关闭入口加载阀。

进一步的，步骤7的电机启动流程具体包括如下操作：

UCP发送“压缩机就绪”信号至变频器；

确认变频器无故障、无报警；

电机通过变频器升速至压缩机最小工作转速。

相较于现有技术，本发明的优点如下：

本发明实现了按下启动按钮后，机组自动启动/控制各辅助设备(如润滑油泵、干气密封、工艺阀门)至设定状态，并在自动判断所有启机条件满足后，通过压缩机控制***UCP7发送“允许启动”信号至变频器，变频器直接启动电机，即实现了电驱管线压缩机的全过程一键启动。该一键启动过程无需人为干预，极大提高了天然气管线压缩机的自动化控制水平，节省了人力资源，减小了启动时间，为以后实现压气站无人化值守提供可靠的技术支持。

附图说明

图1是电驱离心天然气管线压缩机组***图；

图2是压缩机1泄压紧急停车后的一键启动控制方法的流程图；

图3是压缩机1置换程序逻辑图；

图4是压缩机1阀门顺序控制逻辑图；

图5是压缩机1正常停车/保压紧急停车后的一键启动控制方法的流程图。

以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步解释说明。

具体实施方式

本发明通过研究电驱管线压缩机的工艺原理，在此基础上提出一种适用于一键启动的控制方法。为了实现机组一键启动，本发明在机组的外部密封气管道上增设(与常规人工启动相比)外部密封气切断阀12，同时盘车电机201采用自动啮合、自动脱开的型式。为了保证一键启动的可靠性，本发明增设了重要设备在启动前的自检程序，如润滑油泵测试程序，并且针对一键启动过程中各种可能遇到的问题，并完善启动逻辑。

根据上次停机方式的不同，将一键启动分为两种：1、压缩机泄压紧急停车后启动；2、压缩机正常停车/保压紧急停车后启动。下面根据上述1和2不同的启动条件分别介绍一键启动具体过程。

一、压缩机1泄压紧急停车后的一键启动

如图2所示，本实施例提供的压缩机1泄压紧急停车后的一键启动控制方法，包括如下步骤：

(1)判断一键启动按钮(来自HMI启动按钮，UCP7柜或远程启动按钮)被按下。进入步骤(2)；

(2)判断下列启动条件是否全部满足，若满足，则进入步骤(3)；

隔离气压力正常：压力大于300KPa，且保持15min；

站控***允许启动；

干气密封***6正常：无故障、无报警；

润滑油温度正常：35～40℃。若温度不在此范围，则进入油温控制程序：由润滑油电加热器503和润滑油站空冷器11共同控制油温，使其保持在35～40℃。

入口切断阀13、出口切断阀17处于远控状态；

润滑油备泵502测试正常：测试润滑油备用泵502是否能够正常启动。

(3)启动润滑油主泵501并联锁启动油雾风机504，进入步骤(4)；

(4)判断润滑油压力是否正常，若正常，进入步骤(5)；

(5)打开外部密封气切断阀12，进入步骤(6)；

(6)进行气体置换；如图3所示，具体包括如下操作：

首先，检查并控制各阀门处于吹扫前所需状态，具体是：入口切断阀13关闭、出口切断阀17关闭、防喘振阀15关闭、入口加载阀14关闭、紧急放空阀16打开、外部密封气切断阀12打开；然后，打开入口加载阀14，吹扫压缩机管路，吹扫持续30min；打开防喘振阀15，吹扫防喘振回路，吹扫持续30min；关闭紧急放空阀16；此时置换流程结束，进入步骤(7)。

(7)执行阀门顺序控制流程，进入步骤(8)。阀门顺序控制流程如图4所示，具体包括如下操作：

检测入口切断阀13两端差压是否≤100KPa，如果是，则打开入口切断阀13、打开出口切断阀17；然后关闭入口加载阀14；

(8)启动盘车电机201，机组进入盘车状态，盘车持续15min，判断盘车过程中机组轴承振动、轴承温度是否正常(未超过设定值)，若盘车过程无故障、无报警，进入步骤(9)。

(9)启动电机3。具体包括如下操作：

UCP7发送“压缩机就绪”信号至变频器4；

确认变频器4无故障、无报警；

电机3通过变频器4升速至压缩机1最小工作转速(一般为额定转速的65％)。

(10)关闭外部密封气切断阀12，实现切断密封气；

(11)压缩机1泄压紧急停车后的一键启动结束。

需要说明的是，上述一键启动控制方法为顺序控制，只有当条件满足时才能向下个步骤执行，当条件不满足时，则在当前节点等待并判断，若持续等待时间超过设定的最长等待时间或启动过程中出现报警(如盘车过程中出现报警)，则判定一键启动失败，所有辅助设备恢复到启动前的原始状态。同时，在HMI上显示启动失败的原因，以便操作人员对相关故障设备维修。

二、压缩机1正常停车/保压紧急停车后一键启动

如图5所示，本实施例提供的压缩机1正常停车/保压紧急停车后的一键启动控制方法，包括如下步骤：

(1)判断一键启动按钮(来自HMI启动按钮，UCP7柜或远程启动按钮)被按下，进入步骤(2)；

(2)判断下列启动条件是否全部满足，若满足，则进入步骤(3)；

隔离气压力正常：压力大于300KPa，且保持15min；

站控***允许启动；

干气密封***6正常：无故障、无报警；外部密封气切断阀12打开；

润滑油温度正常：35～40℃。若温度不在此范围，则进入油温控制程序：由润滑油电加热器503和润滑油站空冷器11共同控制油温，使其保持在35～40℃。

入口切断阀13、出口切断阀17处于远控状态；

润滑油备泵502测试正常：测试润滑油备用泵502是否能够正常启动。

(3)启动润滑油主泵501并联锁启动油雾风机504，进入步骤(4)；

(4)判断润滑油压力是否正常，若正常，进入步骤(5)；

(5)执行阀门顺序控制流程；进入步骤(6)；阀门顺序控制流程如图4所示，具体包括如下操作：

检测入口切断阀13两端差压是否≤100KPa；如果是，则打开入口切断阀13、打开出口切断阀17；然后关闭入口加载阀14；

(6)启动盘车电机201，机组进入盘车状态，盘车持续15min，程序自动判断盘车过程中机组轴承振动、轴承温度等是否正常(未超过设定值)，若盘车过程无故障、无报警，进入步骤(7)。

(7)启动电机3；进入步骤8；电机启动流程具体包括如下操作：

UCP7发送“压缩机就绪”信号至变频器4；

确认变频器4无故障、无报警；

电机3通过变频器4升速至压缩机1最小工作转速(一般为额定转速的65％)。

(8)关闭干气密封外部密封气切断阀12，实现切断密封气；

(9)压缩机1正常停车/保压紧急停车后的一键启动过程结束。

需要说明的是，正常停车/保压紧急停车后，干气密封外部密封气切断阀12始终处于打开状态，同时，正常停车/保压紧急停车后启动时无需进行气体置换。

本发明的电驱天然气管线压缩机一键启动方法，通过与国内几个知名管道设计院及中石油专家沟通讨论及完善，经过在中石油醴陵站管线压缩机项目中验证，效果良好。一键启动控制方法的应用极大提高了管线压缩机的自动化控制水平，降低了对操作工能力的要求，大大缩短了压缩机的启动时间，节省了能源消耗(电能)，产生的直接和间接的经济效益巨大。本发明实现了国产电驱管线压缩机真正意义上的一键启动，为实现整个压气站无人化值守奠定了坚实的技术支持，同时该发明可以推广至类似机组的启动过程，具有很好的推广价值。

Claims (9)

1.一种管线压缩机泄压紧急停车后的一键启动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，判断一键启动按钮被按下，进入步骤2；

步骤2，判断启动条件是否满足，若满足，则进入步骤3；

步骤3，启动润滑油主泵并联锁启动油雾风机，进入步骤4；

步骤4，判断润滑油压力是否正常，若正常，进入步骤5；

步骤5，打开外部密封气切断阀，进入步骤6；

步骤6，进行气体置换；进入步骤7；

步骤7，执行阀门顺序控制流程，进入步骤8；

步骤8，启动盘车电机，机组进入盘车状态，判断盘车过程中机组轴承振动、轴承温度是否正常，若盘车过程无故障、无报警，进入步骤9；

步骤9，启动电机；

步骤10，关闭外部密封气切断阀；

步骤11，结束；

上述步骤中，当条件不满足时，则等待并判断，若持续等待时间超过设定的最长等待时间或启动过程中出现报警，则判定一键启动失败，恢复启动前的原始状态。

2.如权利要求1所述的管线压缩机泄压紧急停车后的一键启动控制方法，其特征在于，所述步骤2中的启动条件包括：

隔离气压力正常；

站控***允许启动；

干气密封***正常：无故障、无报警；

润滑油温度正常；

入口切断阀、出口切断阀处于远控状态；

润滑油备用泵测试正常：测试润滑油备用泵是否能够正常启动。

3.如权利要求1所述的管线压缩机泄压紧急停车后的一键启动控制方法，其特征在于，所述步骤6的气体置换流程具体包括如下操作：

首先，检查并控制各阀门处于吹扫前所需状态，具体是：入口切断阀关闭、出口切断阀关闭、防喘振阀关闭、入口加载阀关闭、紧急放空阀打开、外部密封气切断阀打开；然后，打开入口加载阀，吹扫压缩机管路；打开防喘振阀，吹扫防喘振回路；关闭紧急放空阀。

4.如权利要求1所述的管线压缩机泄压紧急停车后的一键启动控制方法，其特征在于，所述步骤7的阀门顺序控制流程具体包括如下操作：

检测入口切断阀两端差压是否≤100KPa，如果是，则打开入口切断阀、打开出口切断阀；然后关闭入口加载阀。

5.如权利要求1所述的管线压缩机泄压紧急停车后的一键启动控制方法，其特征在于，所述步骤9的电机启动流程具体包括如下操作：

UCP发送“压缩机就绪”信号至变频器；

确认变频器无故障、无报警；

电机通过变频器升速至压缩机最小工作转速。

6.一种管线压缩机正常停车/保压紧急停车后一键启动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，判断一键启动按钮被按下，进入步骤2；

步骤2，判断启动条件是否满足，若满足，则进入步骤3；

步骤3，启动润滑油主泵并联锁启动油雾风机，进入步骤4；

步骤4，判断润滑油压力是否正常，若正常，进入步骤5；

步骤5，执行阀门顺序控制；进入步骤6；

步骤6，启动盘车电机，机组进入盘车状态，判断盘车过程中机组轴承振动、轴承温度是否正常，若盘车过程无故障、无报警，进入步骤7；

步骤7，启动电机；进入步骤8；

步骤8，关闭干气密封外部密封气切断阀；

步骤9，结束。

7.如权利要求6所述的管线压缩机正常停车/保压紧急停车后一键启动控制方法，其特征在于，所述步骤2中的启动条件包括：

隔离气压力正常；

站控***允许启动；

干气密封***正常：无故障、无报警；外部密封气切断阀打开；

润滑油温度正常；

入口切断阀、出口切断阀处于远控状态；

润滑油备用泵测试正常：测试润滑油备用泵是否能够正常启动。

8.如权利要求6所述的管线压缩机正常停车/保压紧急停车后一键启动控制方法，其特征在于，所述步骤5的阀门顺序控制流程具体包括如下操作：

检测入口切断阀两端差压是否≤100KPa；如果是，则打开入口切断阀、打开出口切断阀；然后关闭入口加载阀。

9.如权利要求6所述的管线压缩机正常停车/保压紧急停车后一键启动控制方法，其特征在于，步骤7的电机启动流程具体包括如下操作：

UCP发送“压缩机就绪”信号至变频器；

确认变频器无故障、无报警；

电机通过变频器升速至压缩机最小工作转速。