一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组、系统及控制方法与流程

1.本发明主要涉及化纤领域，尤其涉及一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组、系统和控制方法。


背景技术：

2.化纤行业一般会配备空压机，空压机需要通过与汽轮机连接来获取动力。汽轮机是一种以蒸汽为动力，并将蒸气的热能转化为机械功的旋转机械，是现代发电领域中应用最广泛的原动机。
3.通常情况下，采用单缸驱动方案会大大增加高温(超)高压参数驱动用汽轮机的设计制造难度，无法保证压缩空气系统和发电系统同时高效运行，造成生产资源分配不均匀，形成浪费。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组，包括一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组，包括空气压缩机、汽轮机、减速箱和发电机，
5.汽轮机设有高压缸与低压缸两个汽缸，
6.高压缸输出轴的两端通过联轴器分别与减速箱的高速轴和空气压缩机的输入轴相连，
7.低压缸输出轴的两端通过联轴器分别与减速箱的低速轴和发电机的驱动轴相连。
8.优选的，空气压缩机、汽轮机、减速箱和发电机均安装传感器，传感器信号接入三重冗余控制系统。
9.优选的，本压缩机组配置有：压缩机性能控制组件，防喘振控制组件，机组转速控制组件，机组抽汽控制组件，机组发电负荷控制组件和多回路解耦控制组件。
10.优选的，汽轮机采用双缸双轴汽轮机，高压缸的排汽一路供给低压用户，另一路通过低压调节阀进入低压缸，低压调节阀控制高压缸排汽压力。
11.优选的，空气压缩机采用离心式空气压缩机，负荷调节范围为最大负荷的70％至100％。
12.优选的，发电机采用交流式发电机，交流式发电机的电流输出端为所在厂房直接进行供电。
13.优选的，汽轮机的低压缸输出轴与发电机连接轴之间的联轴器采用刚性联轴器，汽轮机的低压缸输出轴与减速箱之间的联轴器、汽轮机的高压缸内输出轴两端的联轴器均采用挠性联轴器。
14.一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组控制系统，包括：以上化纤行业聚酯工程配套用压缩机组，所述控制系统配置有压缩机性能控制组件，防喘振控制组件，机组转速控制组件，机组抽汽控制组件，机组发电负荷控制组件和多回路解耦控制组件。
15.一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组功率控制方法，包括：
16.参数调节步骤，根据调节后的参数，将蒸汽、冷凝水和温度等参量缓慢调节至变更后需要的参数；
17.汽轮机压力调节步骤，外部输入量的变化会导致高压缸内压力变化，通过进汽调节阀，调控高压缸的进汽量，通过低压调节阀，调控高压缸排汽压力；
18.减速箱调节步骤，汽轮机压力变换后，优先满足空气压缩机1的运行，通过减速器将高压缸的多余负荷提供给低压缸，当高压缸不能满足空气压缩机的负荷时，低压缸的负荷将通过齿轮箱反向传递给高压缸，最终传递给空气压缩机；
19.功率调整步骤，根据参数调节步骤调节后的参数，汽轮机高压缸输出功率升降，同时低压缸内的输出量配合减速箱3再次调节，并反馈至对应控制组件；
20.发电机供电步骤，发电机根据汽轮机低压缸内的输出轴提供的动力，进行发电作业直至达到稳定状态。
21.本发明的有益效果：通过采用双缸汽轮机，同时配备减速机和发电机，能将汽轮机的产能分配均匀，保证压缩空气系统和发电系统同时高效运行；同时，汽轮机的功率负荷也通过减速机来进行流畅稳定的调节。
附图说明
22.图1为本发明实施例的一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组的结构图；
23.图2为本发明又一实施例的一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组的结构图；
24.图3为本发明又一实施例的一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组的结构图；
25.图4为本发明的本发明一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组控制系统的结构图；
26.图5为本发明的本发明一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组控制方法流程图。
具体实施方式
27.为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
28.实施例一：如图1，示出了一种为发明的本发明一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组的结构，包括：空气压缩机1、汽轮机2、减速箱 3和发电机4，
29.汽轮机2设有高压缸与低压缸两个驱动缸，
30.高压缸内输出轴的两端通过联轴器分别与减速箱3的高速轴和空气压缩机1的输入轴相连，
31.可选地，所述高压缸可优选为小直径高转速转子，相比3000rpm 方案在(超)高压参数条件下具有明显的效率优势。
32.低压缸内输出轴的两端通过联轴器分别与减速箱3的高速轴和发电机4的驱动轴相连，
33.可选地，所述高压缸可优选为低压缸为3000rpm，可实现比高转速单缸方案更低的冷凝压力，从而达到更高的循环效率。
34.设置上述结构，在运行过程中，汽轮机2高压缸的排汽作为汽轮机2低压缸的进汽，
整个机组以恒定的转速运行，空气压缩机1和发电机4之间的负荷通过齿轮箱3实现传递，各设备之间通过联轴器进行连接。最终压缩空气系统可实现高转速运行，发电系统实现低转速运行，压缩空气系统与发电系统之间的负荷实现灵活分配，保证充分利用蒸汽的同时，两个设备均能够高效稳定运行，同时提高汽轮机的使用效率。
35.优选地，本压缩机组配置有：压缩机性能控制组件，防喘振控制组件，机组转速控制组件，机组抽汽控制组件，机组发电负荷控制组件和多回路解耦控制组件，以上控制组件实现相应的控制功能，举例来说，
36.压缩机性能控制组件，可实现机组启动条件判断逻辑，即：综合机组的各项参数状态和工艺需求，提供启动条件项目提示。
37.空压机防喘控制和保护，可实现空压机防喘控制和保护和进出口压力控制；
38.机组转速控制组件，可完成汽轮机启动冲速和单独空压机负荷下 (电网脱开)的机组转速控制；
39.机组抽汽控制组件，可完成汽轮机可调抽汽的控制；
40.机组发电负荷控制组件，可完成包括油系统，蒸汽/水系统内的辅机控制；对机组轴系的监视系统(tsi)包含压缩机、汽轮机、变速箱、发电机的全轴系监视系统；机组危机停机保护系统(ets)根据机组特点设计双电超速保护系统。
41.多回路解耦控制组件，可实现包括并列压缩机的防喘振解耦，防喘振控制与压缩机性能控制之间的解耦，压缩机性能控制与机组转速控制之间的解耦(发电机脱网)，机组转速控制与抽汽控制之间的解耦，压缩机性能控制与发电机负荷之间的解耦。
42.实施例二：
43.在本实施例中，参考图2，空气压缩机1、汽轮机2、减速箱3 和发电机4均安装传感器，传感器信号接入三重冗余控制系统5。
44.为了达到精准控制的目的，本实施例采用三重冗余控制模式，对于参与控制或保护的监测点空气压缩机1、汽轮机2、减速箱3和发电机4，采用冗余配置，同一位置设置3个或2个传感器。传感器信号接入三重冗余控制(tmr)系统，该系统的dpu，通讯总线和io卡件都设置3重冗余，采用3-3-2-0的退守保护机制，任何一个传感器、卡件、dpu处理器或任一路通讯总线的故障，都不会影响控制系统正常工作，保障了系统的安全性，稳定性和高容错度。从而本发明的多个工况的多个控制回路实现多回路解耦功能，对两个或者多个控制回路之间的耦合现象进行自动解耦控制；多回路解耦也能够有效的辅助空气压缩机1的作业与操控。
45.实施例三：
46.参考图3，在本实施例中，汽轮机2采用双缸双轴汽轮机，高压缸21的排汽一路供给低压用户，另一路通过低压调节阀进入低压缸，低压调节阀控制高压缸排汽压力；
47.当低压缸配置进汽调节阀时，可实现对高压缸排汽压力的控制，即为一台抽汽凝汽式汽轮机，可为用热用户提供稳定压力的低压蒸汽，保证了蒸汽的充分利用。
48.空气压缩机1采用离心式空气压缩机，负荷调节范围为最大负荷的70％至100％。
49.发电机4采用交流式发电机，交流式发电机的电流输出端为所在厂房直接进行供电。
50.汽轮机2的低压缸22输出轴与发电机连接轴之间的联轴器采用刚性联轴器，汽轮
机2的低压缸输出轴与减速箱3之间的联轴器与汽轮机2的高压缸内输出轴两端的联轴器均采用挠性联轴器。
51.通过设置上述结构，汽轮机2采用双缸双轴汽轮机，能够将多余负荷传递给发电机发电，相比不配置齿轮箱的双汽轮机单独驱动方案，能够使汽轮机主进汽量不受空压机负荷限制；发电机4采用交流式发电机，能够为所在厂房直接进行供电；汽轮机2低压缸输出轴与发电机连接轴之间的联轴器采用刚性联轴器，能够有效的传递较大转矩，其余采用挠性联轴器，补偿两轴轴线相对偏移。
52.参考图4，示出了一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组控制系统，包括：通过图1-图3所示的化纤行业聚酯工程配套用压缩机组，所述控制系统配置有压缩机性能控制组件41，防喘振控制组件42，机组转速控制组件43，机组抽汽控制组件44，机组发电负荷控制组件45和多回路解耦控制组件46。更为具体地，
53.所述压缩机性能控制组件41，可实现机组启动条件判断逻辑，即：综合机组的各项参数状态和工艺需求，提供启动条件项目提示；
54.空压机防喘控制和保护42，可实现空压机防喘控制和保护和进出口压力控制；
55.所述机组转速控制组件43，可完成汽轮机启动冲速和单独空压机负荷下(电网脱开)的机组转速控制；
56.机组抽汽控制组件44，可完成汽轮机可调抽汽的控制；
57.机组发电负荷控制组件45，可完成包括油系统，蒸汽/水系统内的辅机控制；对机组轴系的监视系统(tsi)包含压缩机、汽轮机、变速箱、发电机的全轴系监视系统；机组危机停机保护系统(ets) 根据机组特点设计双电超速保护系统。
58.多回路解耦控制组件46，可实现包括并列压缩机的防喘振解耦，防喘振控制与压缩机性能控制之间的解耦，压缩机性能控制与机组转速控制之间的解耦(发电机脱网)，机组转速控制与抽汽控制之间的解耦，压缩机性能控制与发电机负荷之间的解耦。
59.本发明5还披露了一种化纤行业聚酯工程配套用压缩机组功率控制方法，结合图1-3中化纤行业聚酯工程配套用压缩机组功率控制系统，本方法包括：
60.参数调节步骤s51，根据调节后的参数，将蒸汽、冷凝水和温度等参量缓慢调节至变更后需要的参数；
61.汽轮机压力调节步骤s52，外部输入量的变化会导致高压缸内压力变化，通过进汽调节阀，调控高压缸的进汽量，通过低压调节阀，调控高压缸排汽压力；
62.减速箱调节步骤s53，汽轮机压力变换后，优先满足空气压缩机 1的运行，通过减速器将高压缸的多余负荷提供给低压缸，当高压缸不能满足空气压缩机的负荷时，低压缸的负荷将通过齿轮箱反向传递给高压缸，最终传递给空气压缩机；
63.功率调整步骤s54，根据参数调节步骤调节后的参数，汽轮机高压缸输出功率升降，同时低压缸内的输出量配合减速箱3再次调节，并反馈至对应控制组件；
64.发电机供电步骤s55，发电机4根据汽轮机2低压缸内的输出轴提供的动力，进行发电作业直至达到稳定状态。
65.在调节时，通过参数调节步骤改变参量，同时配合汽轮机压力调节步骤进行汽轮机内部压力缓解调节。高压缸与低压缸的机械能输出量通过减速箱3进行改变，当参数调节步骤参量改变后的数据生效时，减速箱3再次参与调节，最后驱使步骤五中的发电机的发电
作业趋于稳定。需要说明的是，以上步骤并不局限前后执行顺序。
66.综上所述：
67.本发明至少达到如下技术效果：
68.本发明中，汽轮机设有高压缸与低压缸两个汽缸，高压缸输出轴的两端通过联轴器分别与减速箱的高速轴和空气压缩机的输入轴相连，低压缸输出轴的两端通过联轴器分别与减速箱的低速轴和发电机的驱动轴相连。高压缸与空压机直连，低压缸与发电机直连，高、低压缸之间通过齿轮箱连接，齿轮箱双向传递功率。空压机定转速运行，汽轮机将优先满足空压机负荷需要，多余负荷传递给发电机发电。相比不配置齿轮箱的双汽轮机单独驱动方案，汽轮机主进汽量不受空压机负荷限制，可长期在额定工况运行，效率高，同时也可满足变负荷需要。
69.上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利请的权利要求所涵盖。