做座贺尔碧格HydroCOM压缩机气量无级调

贺尔碧格HydroCOM压缩机气量无级调节系统

贺尔碧格集团公司的HydroCOM往复式压缩机气量无级调节系统自1995年面世以来，到目前已有近300套系统交付使用，广泛应用在化工厂、炼油厂、气体储运和联合热电厂等工业领域。HydroCOM系统以其技术的先进性和产品的成熟性占据国内外市场，在全球范围内已逐渐成为往复式压缩机气量调节系统的首选方案。

通常，压缩机的使用者总是根据装置或系统所需的最大容积流量来选择压缩机，然而，压缩机的实际工况却是随工艺流程或耗气设备的需要而变化的，因此，几乎所有的压缩机均需配备气量调节控制系统。

目前，尽管压缩机气量调节方式有很多，但绝大部分不仅浪费能源而且控制速度和精度也不尽人意。例如，普遍采用的旁通调节方式经济性差，造成能源的巨大浪费；转速调节在低转速时影响压缩机的正常运行，而且大功率电动机变频器的价格十分昂贵；可变余隙腔调节响应速度慢，且通常需要较多的人工干涉，可靠性较差；而全行程压开进气阀的压叉或柱塞式卸荷机构又只能实现粗略的有级调节。所以，长期以来，国内外很多科研人员都把精力放在了可能实现气量连续、快捷、精确调节的部分行程压开进气阀方法的研究上。贺尔碧格公司开发的HydroCOM气量无级调节系统便是这一方法的杰出代表，它通过仅仅压缩所需要的气量，最大限度地节约能源，通过智能化的液压调节机构，快速、精确地控制压力和流量，实现气量理论上0～100%的连续调节（实际因压这也反应了我们整车轻量化技术水平有待提升缩机而异，一般在10%～100%范围内）。HydroCOM系统为广泛存在的压缩机气量调节和控制问题提供了一种完美的解决方案。

工作原理

HydroCOM是英文“Hydraulically actuated computerized compressor control system”的缩写，是贺尔碧格公司专门为往复式压缩机开发的液压式气量无级调节系统。HydroCOM系统的基本原理可通过P-V图清晰解释（图1）。使用HydroCOM气量调节系统，在满负荷运行工况下，压缩过程沿CD曲线进行；在部分负荷运行工况下，气缸进气终了时，进气阀阀片将在执行机构作用下仍被卸荷器强制地保持在开启状态，压缩过程先从位置C到达位置Cr，此时原吸入气缸的部分气体经被顶开的进气阀回流到进气管而不被压缩，待活塞运动到特定的位置Cr时（对应所要求的气量），执行机构作用在进气阀片上的强制外力消失，进气阀关闭，气缸内剩余的气体开始被压缩，压缩过程再从位置Cr到达位置Dr。采用这种调节方法，压缩机的指示功消耗与实际容积流量成正比。如图所示，当压缩机的负荷为50%时，压缩机所消耗的能量只有满负荷时的一半左右，这就是HydroCOM系统“回流省功”的原理。

HydroCOM的液压控制系统采用时间控制方案，通过记录曲轴的相位角来确定进气阀的关闭时刻，实现气量控制。它的中心部件是一个安装在吸气阀上的高精度、高灵敏度的电磁阀，在压缩机吸气终了时，电磁阀使吸气阀仍保持开启状态，活塞反向运动时，通过控制不同的曲轴相位角来控制吸气阀关闭的时间，实现压缩机排气量0～100%全行程范围的无级调节。先进控制理论和机电技术的结合，使HydroCOM系统在最大限度节省能源的同时，还拥有极高的控制动态特性，通过执行机构的动作，压缩机的负载可以在三个曲轴回转中从0加载到100%。

系统组成

它的主要组成部件包括：

液压执行机构HA：置于进气阀阀室外盖上方，通过液压驱动控制进气阀的开启与关闭，从而控制压缩气量的多少；

中间接口单元CIU：是用户DCS/PLC系统和HydroCOM系统之间的信号接口部件；

液压油站HU：为液压执行机构HA提供液压动力；

上死点传感器TDC：测量活塞在气缸中的即时位置；

隔离放大器IA：将TDC信号从现场危险区输送到中控室安全区域；

传感器接口模块Fast-TIM（可选）：实现现场的分散数据采集和总线传输；

外部电源EPS：为执行机构HA和传感器接口模块Fast-TIM提供48V电源；

压缩机的状态监测软件包CCM（可选）：监测压缩机气阀、环与填料等状况；

HydroCOM服务软件HSS：实现系统参数设置、出错分析等服务。

应用举例

HydroCOM压缩机气量无级调节系统已广泛应用在炼油厂、化工厂、天然气输送等工业领域的压缩机上。国外部分主机厂如Neuman&Esser, Nuove Pignone等提供给用户的压缩机上往往直接配备贺尔碧格的HydroCOM气量调节系统。国内天津炼油厂和燕山炼油厂相继安装使用了HydroCOM系统，扬子巴斯夫安装的若干套HydroCOM预计将在2004年底调试使用。下面简单介绍几个HydroCOM系统的应用实例。

■ 天津炼油厂

2002年8月，中石化天津分公司炼油厂80万吨腊油加氢裂化装置的压缩机装备HydroCOM气量无级调节系统后正式投用，成为HydroCOM系统在国内的首家用户。

加氢裂化装置压缩机由沈阳气体压缩机有限公司生产，型号4M/-BX，设计流量27000Nm3/hr，轴功率2900kW。装置中相同规格的压缩机有3台，因为每台仅可满足70%的生产需要，所以通常情况下开二备一，但即使是在满负荷生产状态，仍有相当于一台压缩机设计排量60%左右的压缩气体需返回。该机组原采用“三返一”的回流控制方式，即将富余的压缩终了气体通过旁通管路返回到压缩机入口，这无疑造成了能源的巨大浪费。此外，由于机组没有逐级返回控制，“1035”时期机组无法实现逐步缓慢增负荷，不能避免开机时快速升压造成的对机组及系统的冲击，严重影响了压缩机和系统流程的稳定。

HydroCOM系统投用后，不仅解决了原机组操作上存在的问题，而且节能效果特别显著。机组启用后可以缓慢升压，避免了对机组过大的冲击，而且压力调节简便，最终出口压力的波动小于0.1MPa。由于生产需要，装备HydroCOM系统的K101A压缩机一般运行在40%负荷左右，到目前为止，该机已累计节电1100万度以上。

■ 燕山炼油厂

2003年12月，中国第二套HydroCOM系统在中石化燕山分公司炼油厂落户，安装在130万吨/年中压加氢裂化装置增压机上。该机由THOMASSEN公司生产，型号为C35.4。在安装HydroCOM系统前，该机在气量控制方面存在如下问题：

1、 中压加氢裂化装置反应所需的氢气气量仅为压缩机额定负荷的40%～60%，而压缩机在原控制方案下不得不在100%满负荷下运行，造成了能源的巨大浪费。

2、 在原有控制方案下，操作工需要根据加氢反应系统的压力频繁调整压缩机返回控 事实上制阀和反应系统进气阀，操作难度很大。

HydroCOM系统正是解决上述问题的理从3点抗弯和4点抗弯的弯矩散布和切力散布对比来看想答案。该机装备HydroCOM系统后，压缩机的能耗大大减少，平均每天节约运行成本8268元，估计每年可节约电费300万元以上。压缩机负荷的大小由HydroCOM系统根据加氢装置反应系统的压力自动调节控制，将原内操频繁调整压缩机返回控制阀的工作省去，极大优化了操作，降低了操作工的劳动强度和难度。

■ 德国天然气输送

HydroCOM系统的应用范围非常广泛，适用于除氧气、乙炔外的所有气体，有油润滑和无油润滑工况，压缩机最高转速可达1200 rpm。(end)