一、简介
    CENTAC C250离心式两级空气压缩机，美国Ingersoll-Rand公司生产，运行自动化程度高，操作直观简单，保护功能齐全，具有自动双工、恒压控制和故障自动检测报警功能。华能德州电厂现有四台C250离心式空气压缩机，向两台660MW燃煤火力发电机组提供仪表空气，正常情况下仅运行一台空压机即可满足系统用气要求。运行中空压机相继出现一些问题，如：启动后无法加载、加载时振动大跳脱；夏季润滑油温和压缩机一、二级气温高造成的跳脱；启动时振动大造成的转子断裂等。
    1．运行方式
    CENTAC空气压缩机采用微机控制和监视系统—CMC盘，处理所有的压力控制和监视功能，并控制驱动电机启动器、油加热器和预润滑油泵等辅助设备。CMC具有空载、调制（恒压控制）和自动双工（节能控制）三种标准的性能控制方式和使用方法。
    空载时空压机所产生的气体全部放空至大气，不向系统提供高压气体；调制是空压机维持系统压力与用户在CMC盘上设定的系统压力设定点上运行；自动双工是空压机根据系统的空气需求量变化自动加减负荷运行。对于电厂用户而言，需要维持压缩空气系统的压力恒定，以确保各用气设备动作正常可靠，一般采用调制方式运行（图1）。

    压力传感器将测量的系统压力转变为4~20mA模拟量信号输入CMC控制模件，CMC首先用实测的系统压力与用户通过操作员接口（OUI）设定的系统压力设定点进行比较形成控制偏差，转换为4~20mA的控制信号，分别送至进气阀和旁路阀，控制二者的开度，保持空压机的出口压力在系统压力设定点。CT测量产生模拟量电机电流送入控制模件，一是作为电机的过电流保护，即当电机电流达到设定的最大负荷或负荷上限HLL时，CMC逻辑限制进气阀进一步开大，维持电机电流在HLL设定点，防止电机过负荷；二是当电流达到最小负荷设定值TL时，CMC逻辑把调制控制由进气阀切至旁路阀，即进气阀开度，维持不变，旁路阀开始开大，维持电流在TL设定点，防止进气阀进一步关小，而造成空压机喘振。
    2．保护功能
    为确保空压机的启动和运行安全，空压机设置如下保护功能，当测点监测到相应参数达到其设定的动作值时，空压机跳脱。如：油温高或低、油压低、气温高；一、二级小齿轮振动大。
    二、问题分析
    1．启动问题
    (1)启动后无法加载。所谓加载就是空压机运行时，进气阀开大至最小开度以上产生恒定的气量，旁路阀离开全开位进入节流调制压力状态，空压机出口压力维持在系统压力设定点上。
    空压机不加载表现为：空压机备妥状态下，启动后空载运行，此时空压机进气阀微开，旁路阀全开，按下加载按钮后，空压机进气阀逐渐全开，但是显示旁路阀不关，空压机运行电流仅25A，较正常运行电流低7A，无法向系统送气。
    产生此现象的原因可能有：①阀门的仪表气压力低，不能推动阀门动作；②旁路阀机械部分卡涩，阀门不能正常动作；③最小负荷或节流限值TL设定值太高；④电流测量值显示偏低，低于节流限值TL。
    对于①情况，需要检查仪用气阀门是否误关和由检修清理仪用气滤网来消除；②情况出现的原因多为外部异物卡住执行器的动作部分所致；③情况均为改变TL设定值造成；④情况多是CT输出电缆进入CMC的I/O板接点接触不良以及旁路阀的控制电缆接触不良引起。
    (2)启动时振动大跳脱。引发空压机振动大的原因很多，如动、静摩擦；油温低；转子不对中；喘振；轴承损坏等。启动时出现振动主要是空压机发生喘振和动、静摩擦引起。
    离心式空压机的喘振是因为压缩机输送的气量减小到一定程度后，空压机产生的压力不足无法维持稳定的输送气流，机内气流产生的反向流动，在空压机内产生扰流或涡流所致。为防止喘振的发生，系统设置了最小负荷点—节流限值TL，在空压机运行时电流达到该TL值时开始开启旁路阀，将系统不需要的部分气体排放到大气中。所以启动时空压机发生喘振的原因是TL值设定太小，造成空压机启动后运行在喘振区，采取措施就是将TL值调整到合适的大小便可以彻底解决。
    空压机在启动时，产生动、静摩擦的原因主要是：一级空气冷却器凝结水自动疏水阀故障、凝结水疏水管路堵塞或空气冷却器泄漏，形成积水使液位过高，启动时积水被气流携带，冲击二级压缩机叶轮，产生过大的轴向推力，致使推力轴承与推力盘磨损，动静间隙减小甚至消失所致。
    为防止空压机内产生积水，采取如下措施：①将空压机一、二级空气冷却器的凝结水自动疏水引至敞口地漏，便于正常运行期间检查疏水情况；②启动或停止空压机前，手动开启凝结水自动疏水阀的手动旁路阀，将积水放净；③运行期间定期检查自动疏水的疏水情况，冬季空气干燥凝结水量减小，自动疏水阀不疏水时则每两天开启一次手动旁路阀，吹扫凝结水疏水管，防止灰尘、铁锈等污物堵塞输水管路。
    2．运行问题
    (1)夏季油温和一、二级排气温度高。空压机自投运以来，夏季运行中经常出现油温和气温高达到跳脱值。油温和气温高的原因一是冷却水温高，可达33℃，二是冷却器淤泥或结垢、传热系数降低。开始时多采取反冲洗冷却器和提高油温、气温跳闸值的方法进行处理；反冲洗冷却器后仅能保持4~6天，反冲洗的频率一度达到每周一次，给检修人员带来了大量的工作量；而且提高油温、气温跳闸值，造成运行气温升高，多次引起空压机喘振诱发振动增大至跳闸值而跳脱，最多时一天内因气温高、振动大或油温高发生五次跳闸事件。对其中两台空压机采取了降低冷却水温的方法，首先加装一台外置管式冷却器，通入控制室中央空调产生的7℃的冷冻水，将进入空压机的冷却水由33℃降至20℃以下，将空压机的排气温度降至20℃以下，油温降低了8℃。对另两台空压机则接入引自化学净水站的26℃的洁净的工业水，降低排气温度达10℃，冷却器的脏污速度大大减缓。目前，夏季反冲洗冷却器频次，已经降至每六周一次。
    (2)停运空压机频繁联动。空压机运行中曾经多次出现出口压力显示突降至零，其他自动备用的空压机纷纷联启。压力低备用机联动的条件如下：系统压力低至0.634MPa (92PSI)满足2min，备用空压机联动；如系统压力低至0.606MPa (88PSI)满足1min，备用空压机联动。系统压力取四台空压机出口压力显示值的平均值。检查运行空压机出口压力突降的原因，发现是压力取样管断裂或脱落造成。由于该取样管为橡胶管，而空压机出口气温夏季有时高达45℃，长时间运行橡胶老化断裂。针对这种情况，将压力取样管改为不锈钢管，已运行半年以上，再未发生联动问题。
    (3)空压机运行节能问题。由于台660M W机组仪用气系统严密性较高，目前正常情况下四台空压机仅需维持一台运行，三台备用即可满足要求。而且运行的空压机也只是在最小载荷运行。最小载荷运行的空压机能耗与空压机防喘振节流设定值TL直接相关。调试时，厂家为确保设备安全，将该定值设定在31.6A，额定电流的0.93倍，这样空压机维持最小载荷运行时，日耗电7200kW•h。夏、秋季，空气密度小，按31.6A运行，空压机将无法加载，如TL设定值低于0.8倍额定电流（试验得出），空压机将发生喘振为最大限度地挖掘节能潜力，目前将空压机TL值设定在30A，日耗电下降6800kW•h，年节电达146000kW•h。
    3．启停控制问题
    四台空压机的启停，分别有三种方式：远方控制室DCS(发电机组分散控制系统）方式，远方CEM（能量主控系统）和就地控制面板CMC。空压机的正常启停在DCS上实现(图2)。

    DCS为用于机组集中控制的分散控制系统；CEM是英格索兰公司提供的用于集中控制与管理多台配有CMC控制盘的空压机的软件包。在DCS仅能实现空压机的启停控制，在CEM和CMC上不仅可以实现空压机的启停，而且可以实现空压机运行参数的监视。远方启动时CMC控制箱上的“Remote Function Enable/Disenable”选择开关必须在“Enable”位；无论在远方还是从就地启动空压机，均需要就地空压机CMC盘上发出备妥信号。空压机备妥状态，既要求就地空压机的润滑油、密封气、冷却水等辅助系统投运正常，也要求远方DCS来的信号正常。
    由于机组DCS控制系统采用西门子专门研发的用于电站机组控制的T-XP系统，其设计采用图3所示的驱动模块DCM控制空压机的启停。

    当运行空压机需要停运时，CB OFF口发出脉冲停止命令取非，送到DCS的停止继电器，使继电器短时失电，其常开接点断开，停止信号通过硬线到达CMC，CMC接通电机开关的跳闸回路，开关断开。CB OFF口发出的脉冲停止信号归零后，停止继电器又带电，其常开接点闭合，向CMC发出远方备妥信号，准备空压机的下一次启动这种逻辑存在的问题是，当控制空压机的DCS中的该AP(T-XP分散控制系统中的自动处理器）故障时，CB OFF口的信号取非后，使继电器长期失电，造成CMC无法接收到DCS来的空压机远方备妥信号，从而空压机无法启动失去备用。
    采取的措施是：将CB OFF口的停止逻辑中的“非”取消，将接到CMC的硬接线由停止继电器的常开接点改至常闭接点，这样只有空压机停运的瞬间，停止继电器短时带电，常闭接点才会断开，造成空压机失去备妥信号（空压机停运后转速下降至零之前，空压机不能备妥无法再次启动）。其他情况下继电器均失电，常闭接点始终闭合，保证空压机正常备用。