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仪表气源系统的自动监控

仪表气源系统的自动监控
仪表气源系统是气动执行器的动力源。如果说DCS是自控系统的大脑，那么气源系统就是自控系统的心脏。气源正常，自控系统的动作就灵活；气源故障，自控系统就会瘫痪。为了确保气源系统的正常运行，可以配备自动监控装置。本文分析了一套进口气源系统中的监控装置的结构原理，并介绍使用中出现过的问题及处理意见。

1　仪表气源系统及监控装置简介

　　本仪表气源系统由空气除尘网罩、润滑油压缩机、双干燥塔、干湿气罐、三级过滤器、配电设备以及一体化的自动监控装置组成，用于产生压力800kPa、露点－30℃的洁净压缩空气（见图1）。

1-过滤网；2-消音过滤器；3-风门；4-有油压缩机；5-油气分离罐；6-空冷；7-温控阀；8-电磁阀；9-压力表；10-电磁阀；11-空冷；12-温度开关；13-压力开关；14-压力高高限；15-压力高限；16-压力低限；17-过滤器；18-湿气罐；19-过滤器；20-限流阀；21-限流阀；22-压力表；23-压力表；24-梭阀；25-干燥塔；26-梭阀；27-电磁阀；28-电磁阀；29-排湿消音筒；30-排湿消音筒；31-过滤器；32-干气罐；33-压力变送器
图1　仪表气源系统的组成

　　压缩机、干燥塔的监控装置用于开机、停机、超温、超压保持，出口风压调节，主备机、双塔切换，及报警等，下面详细讨论。此外，空气过滤网1自身的除尘过程可由差压启动或人工启动；过滤器17，19和31的污染程序可以用差压计监测；干气罐的压力由变送器33测得并送主控室。

2　压缩机单元

　　该单元由消音过滤器2、油气分离罐5、空冷6和11、主备压缩机4、测控元件和仪表盘组成。采用INGERSOLL－RAND的润滑油压缩机MH45，电机功率45kW，可产生1MPa风压。
　　对于无缓冲罐的小型气源系统，入口风门3应选择在“调节（modulate）”方式下工作，此时出口压力9由风门开度的自动调节来维持恒值。对于本例中带缓冲罐的气源系统，风门3选择在“开／关（on／off）”方式下工作。此时，若压缩机处于“正常（normal）”状态，则风门3、出口电磁阀10全开，电磁阀8关闭，气体外送；若压缩机处于“无载（unload）”状态，则风门3关闭（该风门留有缝隙，不会关死），出口电磁阀10也关闭，电磁阀8打开，压缩机只能从风门3的缝隙中吸入少量空气，基本上属于空转，以节约用电。
　　压缩机在下面4种情况下处于“无载”状态。
　　①　正常开机
　　开机前，人工选择“无载”状态。开机后，少量空气经风门3的缝隙进入压缩机4，被压缩后进入分离罐5。因为电磁阀10是关闭的，所以压缩空气全部经电磁阀8返回，构成5→8→3→4→5循环，同时带动润滑油进入5→7→6→3→4→5循环；分离罐压力9逐渐升高，当升到200kPa（或延时两min）后即可人工切换到“正常”状态，进入带载运行。如果不按上述步骤，直接在“正常”状态开机，往往油路循环**，造成过热。
　　②　正常停机
　　停机前，人工选择“无载”运转，令压缩空气循环降压并逐渐从消音器2排出，同时润滑油逐渐汇聚到分离罐5底部。当分离罐压力9降至200kPa后即可人工关机。如果不按步骤，直接在“正常”状态停机，由于压缩机不再从入口吸气，油气分离罐及后部管线的高压空气必然压迫润滑油从消音器2剧烈喷出，造成大量漏油。气源系统产生的压力越高，气体倒窜造成的油泄漏越严重。
　　③　正常工作
　　在压力高限（含义见第4节）时，监控装置自动将压缩机从“正常”切换到“无载”，少量压缩空气和润滑油都进入循环，随时准备带载，比较省电。
　　在压力低限（含义见第4节）时，监控装置自动从“无载”切换到“正常”，气体外送，润滑油仍正常循环。
　　④　运行中突然停电
　　这类似于在“正常”状态下直接停机，会导致润滑油的严重泄漏。为了下次来电后的**，监控装置自动令压缩机进入“无载”状态，但缺少正常的循环过程。

3　干燥塔单元

　　本单元的监控装置用于引导两个干燥塔进行干燥／再生循环。
　　专用仪表盘由匀速电机带动的两个凸轮、两组触点、定时器和电源开关组成（见图2）。两个凸轮A、B同轴匀速转动，带动两组触点a与b周期性开、闭。触点a与b分别是“常开”电磁阀27与28的电源开关，所以两个电磁阀也就周期性地开、闭，继而引导两塔交替进行干燥／再生，具体分析如下。

图2　干燥塔的控制机构

　　不妨设现在凸轮与触点的相对位置如图2所示，触点a开、b闭，电磁阀27开、28闭，结合图1可知塔A再生，塔B工作（干燥）。凸轮不停地逆时针转动，触点a闭、电磁阀27闭，由于塔A压力低，部分干燥气会从上部限流阀（20）向塔A充压，这样塔A处于准备阶段；此时触点b、电磁阀28也是闭的，塔B仍在工作。凸轮继续转动，触点b开、电磁阀28开，塔B进入

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