ITCC控制系統(tǒng)在串聯(lián)壓縮機防喘振控制中的應用

蔡云興（大慶石化公司化肥廠儀表車間，黑龍江 大慶 163714）

ITCC控制系統(tǒng)在串聯(lián)壓縮機防喘振控制中的應用

蔡云興（大慶石化公司化肥廠儀表車間，黑龍江 大慶 163714）

本文以化肥廠尿素裝置串聯(lián)壓縮機控制系統(tǒng)的改造項目為背景，介紹了采用透平壓縮機綜合控制系統(tǒng)(ITCC)替代原有的ICS+GE PLC+CCC3+控制系統(tǒng)，實現串聯(lián)壓縮機防喘振控制的方法。

CO2壓縮機；串聯(lián)；防喘振；改造方案

化肥廠尿素裝置有兩大A類機組，原蒸汽透平驅動機組(3102J)是意大利新比隆公司采用ICS+CCC3+系列控制器與增壓機K103協(xié)調實現串聯(lián)負荷分配控制。2013年在全廠裝置大檢修過程中，采用了ITCC系統(tǒng)替代原有的ICS+GE PLC+CCC3+控制系統(tǒng)。實現K103和3102J原有的全部控制功能,包括調速、抽汽、注汽、3102J出口壓力∕流量控制、K103入口壓力控制（入口導葉控制）、兩臺機組的防喘振控制及負荷分配控制等，并把全部監(jiān)控功能納入一個統(tǒng)一的硬件平臺和操作界面，實現綜合透平壓縮機組控制（ITCC）。

1 串聯(lián)壓縮機的防喘振控制

1.1 ITCC防喘振控制理論

ITCC采用可變極限流量法實現壓縮機的防喘振控制?？勺儤O限流量法需要控制入口流量并排除壓力，即實際只控制一條喘振線，這樣可以使開始回流的流量為對應于每一個工作轉速規(guī)定的一個最小流量，只有當壓縮機流量不大于此值時才打開防喘振閥，即通過減少壓縮機的能耗在壓縮機負荷有可能經常波動的區(qū)域采用調節(jié)壓縮機的回流量來保證壓縮機負荷滿足工藝要求。防喘振控制使其工作點沿著喘振安全操作線變化，即只要保證安全操作線公式等號右邊大于左邊就可以防止壓縮機發(fā)生喘振[1]。

1.2 ITCC在串聯(lián)壓縮機中的防喘振設置

本次改造,廠家利用ITCC防喘振控制系統(tǒng)重新精確計算CO2壓縮機喘振線及機組性能,現場實測喘振曲線,從而達到關閉喘振閥的目標,降低能耗。每一臺壓縮機的防喘振偏差及質量流量的平方W2由防喘振控制器來計算。當偏差DEV為零時，壓縮機的工作點位于喘振控制曲線（SCL）之上。如果偏差（DEV）為負值，就有喘振的危險。這時，防喘振控制器就增大其循環(huán)量或放空量使偏差DEV回零。負荷分配控制器LSIC101及LSIC105監(jiān)測其它相互作用的防喘振控制器的偏差DEV和W2的值，并且計算負荷平衡值R如下:R=(1-DEV)*W2。

ITCC在防喘振控制算法、性能曲線上參照原機組性能曲線資料，在現場調試時進行現場喘振試驗以修正喘振線，現場喘振試驗需要在8小時之內完成。增壓機K103防喘振控制回路（UIC101）控制對象為增壓機回流閥（FV2327），3102J壓縮機防喘振控制包括低壓缸防喘振控制（UIC1）及高壓缸防喘振控制(UIC2)兩個部分，控制對象為防喘振控制閥FV111及PV111，兩個防喘振閥回流都是四段出口返回一段入口。低壓缸UIC1及高壓缸UIC2兩個防喘振控制回路在同步運算，控制輸出FIC111為兩個控制回路的運算結果的高選，即最安全的控制輸出去控制防喘振閥。兩個閥FV111及PV111采用分程控制方式，在進行防喘振保護時，PV111會先被打開，PV111全開后，FV111會逐漸打開保護機組。分程的對應關系為FIC111的輸出0～50%對于閥位PV111的0～100%，FIC111的輸出50～100%對于閥位FV111的0～100%。

機組在正常工作點時，兩個防喘振閥處于完全關閉狀態(tài)。此時，PV111除具有防喘振作用外，還具有出口壓力超馳控制。當出口壓力太高（15MPa），入口的壓力太低時(105KPa)，可以通過打開循環(huán)閥PV111，來實現快速控制。性能控制器（主控制器）采用單獨的PI算法來計算壓力超馳控制響應，這種壓力超馳控制響應如果主控制變量不超出壓力超馳的設定值（255KPa），則總是為零。這種功能即可以一直運行，也可以設定為僅在自動的工作方式下運行。兩段防喘振在保證壓縮機的防喘振控制功能的同時，與工藝主控制器MPIC101及負荷分配控制器間存在協(xié)調控制。我們利用CONSEN防喘振擴展函數功能模塊來完成壓縮機的防喘振控制，防喘振擴展函數的各功能塊作用如下：喘振線功能塊為（SRG_LINE），質量流量計算(M_FLOW02)，喘振監(jiān)測功能塊（RECAL02），喘振調節(jié)功能塊（VALVE_SEL06）。

2 結語

本次ITCC改造，廠家重新精確計算CO2壓縮機喘振線及機組性能，現場實測喘振曲線，從而達到關閉喘振閥的目標，降低能耗。同時，優(yōu)化了喘振控制、性能控制和回路間的解耦控制，消除了壓縮機的喘振威脅，保持工藝裝置的連續(xù)運行，提高了自動化操作水平，有力的提高了裝置的管理和控制水平。

[1]杜勇,薛軼明,東立明.ITCC系統(tǒng)在裂解氣壓縮機防喘振控制中的應用[J].化工自動化及儀表.2015.04:464-467.

[2]徐鑫金，王成琦，安占立.串聯(lián)壓縮機組負荷分配控制優(yōu)化[J].工業(yè)自動化.2015.11:24-28.

蔡云興，男，2002年畢業(yè)于黑龍江大學電子工程學院自動化系，現任中國石油大慶石化公司化肥廠儀表車間技術員。