應(yīng)用HIMAX系統(tǒng)實現(xiàn)循環(huán)氫壓縮機組的優(yōu)化控制

孫 強

（中國石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

應(yīng)用HIMAX系統(tǒng)實現(xiàn)循環(huán)氫壓縮機組的優(yōu)化控制

孫 強

（中國石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

闡述了HIMAX系統(tǒng)在循環(huán)氫壓縮機的升速、調(diào)速及防喘振功能方面的應(yīng)用。該系統(tǒng)具有較高的容錯性、系統(tǒng)CPU性能強大，具有很快的SOE事件記錄功能，分辨率達到1 ms，時間精度可達0.1 ms。系統(tǒng)支持所有國際通用的標準協(xié)議，可以與國內(nèi)外主流DCS系統(tǒng)無縫集成。

HIMAX系統(tǒng)；循環(huán)氫壓縮機；調(diào)速；優(yōu)化控制

某汽油加氫脫硫裝置2013年10月建成投產(chǎn)，以催化汽油為原料，生產(chǎn)國Ⅴ汽油產(chǎn)品，裝置分為預(yù)加氫、輕重汽油分餾、重汽油加氫脫硫、辛烷值恢復(fù)、循環(huán)氫脫硫、重汽油穩(wěn)定等部分。

該裝置工藝技術(shù)先進，控制復(fù)雜，為確保安全生產(chǎn)，裝置生產(chǎn)過程控制采用DCS系統(tǒng)。裝置聯(lián)鎖保護及大機組控制由ITCC/SIS系統(tǒng)完成，系統(tǒng)間通過以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。DCS系統(tǒng)選用橫河公司CENTUM VP系統(tǒng)，ITCC/SIS系統(tǒng)選用HIMAX系統(tǒng)［1］。

1 HIMAX系統(tǒng)

HIMAX系統(tǒng)是世界上第1套TUV認證的XMR結(jié)構(gòu)安全系統(tǒng)，具有強大的適應(yīng)性。無論單系統(tǒng)集中控制還是多系統(tǒng)分散控制，均能完全滿足安全性和容錯性能力要求。該系統(tǒng)組態(tài)采用SILworX軟件平臺，用戶界面靈活直觀，完全圖形化的拖放設(shè)計，有助于排除人為錯誤。該系統(tǒng)具有最高的容錯性，應(yīng)用4-2-0的降級方式。該系統(tǒng)CPU性能強大，具有最快的SOE事件記錄功能，分辨率1ms，時間戳精度可達0.1 ms。

2 系統(tǒng)配置

該裝置HIMAX系統(tǒng)的配置包括3臺操作站，1臺工程師站，1套控制站（含遠程柜），配置現(xiàn)場機柜間和中心控制室，見圖1。

圖1 HIMAX系統(tǒng)配置

3 機控制原理

汽輪機有AIRPAX轉(zhuǎn)數(shù)探頭6支，SE3821連接現(xiàn)場就地轉(zhuǎn)數(shù)表（TACHTROL 30），SE3822和SE3823通過轉(zhuǎn)數(shù)監(jiān)視器連接進入HIMAX系統(tǒng)轉(zhuǎn)數(shù)卡，SE3824和SE3825和SE3826連接進入BN3500系統(tǒng)3塊獨立的超速保護卡（3500/53卡），輸出超速跳車信號進入HIMAX系統(tǒng)，通過HIMAX系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)鎖邏輯判斷是否停機。

4 系統(tǒng)的主要功能塊

（1）STARTUP-CTRL升速控制功能塊

該功能塊主要完成機組暖機轉(zhuǎn)速的升速、穿越汽輪機臨界轉(zhuǎn)速的升速、穿越壓縮機臨界轉(zhuǎn)速的升速等功能。機組升速完成后，該功能塊發(fā)出STARTUP-FINISHED升速完成信號，可進入下一步操作。

機組暖機轉(zhuǎn)速升速、穿越臨界轉(zhuǎn)速升速是由PID_PI控制器和斜坡給定來完成。根據(jù)需要設(shè)置了兩組PID功能塊，用于分段控制升速過程，確保平穩(wěn)控制。

（2）SPEED_CTRL功能塊

在機組STARTUP-CTRL功能塊完成升速以后，該功能塊用于承擔(dān)壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)功能。

機組的轉(zhuǎn)速控制、超速試驗是由PID_PI控制器和斜坡給定來進行［2］。

5 系統(tǒng)的調(diào)速器功能

調(diào)速器操作界面具備實時趨勢、登陸、調(diào)試、聯(lián)鎖等按鈕、升速控制功能區(qū)、轉(zhuǎn)數(shù)控制功能區(qū)、汽輪機跳車等顯示操作功能。

5.1 調(diào)速器的升速功能

（1）復(fù)位機組外部聯(lián)鎖。

（2）復(fù)位機組內(nèi)部聯(lián)鎖7個跳車信號：轉(zhuǎn)數(shù)測量故障、調(diào)速閥故障、速關(guān)閥故障、工藝聯(lián)鎖停車、超速跳車故障、臨界失速控制、手動停車。

（3）檢查允許啟動條件滿足后，按“允許確認”按鈕，確認防喘振控制閥是否全開，確認壓縮機出入口壓力是否正常。操作員按“啟動”按鈕，進入升速任務(wù)。整個升速分為4段，IDEL1～IDEL4升速完成后，轉(zhuǎn)數(shù)8 576 r/min時，汽輪機進入調(diào)速階段。

5.2 調(diào)速器的調(diào)速功能

汽輪機MOS運行開關(guān)有“調(diào)速控制”和“MOS控制”2個位置，分別對應(yīng)于8 576～12 865 r/min和1 000～12 865 r/min2個范圍內(nèi)進行操作給定調(diào)整。

5.3 調(diào)速器的聯(lián)鎖功能

（1）外部聯(lián)鎖信號：調(diào)速器ST Governor Trip功能塊接受汽輪機快速停機電磁閥（SV3801、SV3802）邏輯與信號。

（2）內(nèi)部聯(lián)鎖跳車保護：由調(diào)速器ST Governor Trip功能塊實施，該功能塊產(chǎn)生。Trip1_Trip7跳車報警信號。

（3）內(nèi)部超速跳車功能：在Speed Monitor塊中實現(xiàn)。

（4）開車聯(lián)鎖復(fù)位順序是：先復(fù)位外部聯(lián)鎖，再復(fù)位調(diào)速器內(nèi)部聯(lián)鎖［3，4］。

5.4 調(diào)速器升速控制效果

該調(diào)速器升速控制效果見圖2。

圖2 升速控制效果

從圖2可以看出，整個升速過程轉(zhuǎn)數(shù)跟蹤迅速平穩(wěn)，能夠滿足機組升速及調(diào)速要求。

6 防喘振控制

防喘振控制器通過調(diào)節(jié)防喘振閥將出口氣體返回到一段入口。當停機聯(lián)鎖動作發(fā)生時，防喘振閥全開，當停機信號解除后，通過按“復(fù)位”按鈕，可解除防喘振控制器內(nèi)部的停機鎖定信號。機組啟動時，防喘振閥全開［5］。

7 結(jié)束語

通過多年的實際運行，該控制系統(tǒng)卡件無故障，機組運行平穩(wěn)，聯(lián)鎖動作迅速，無誤動作，SOE事件記錄準確。HIMAX系統(tǒng)是一套安全可靠、功能豐富、性能強大的控制系統(tǒng)。

［1］劉新光.黑馬HIMAX系統(tǒng)在汽油脫硫裝置的應(yīng)用［J］.煉油與化工，2015（4）：44-46.

［2］張蓉.HIMAX保障安全生產(chǎn)的新武器［J］.流程工業(yè)，2009（19）：22-23.

［3］楊晨.汽油加氫裝置聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計［J］.石油化工自動化，2002（4）：12-13.

［4］劉瑞萍，王國旗，夏少青，等.催化裂化汽油加氫裝置的安全聯(lián)鎖特點［J］.煉油技術(shù)與工程，2012（11）：33-35.

［5］夏少青.催化裂化汽油加氫裝置典型控制方案［J］.煉油技術(shù)與工程，2010（5）：31-33.

Optimization control of recycle hydrogen compressor by application of HIMAX system

Sun Qiang
（Oil Refinery of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163711，China）

This paper expounded the application of HIMAX system in the speed raising,speed governing and anti-surging function of recycle hydrogen compressor.This system has the highest fault tolerance,strong CPU performance,fastest SOE event logging function,its resolution ratio reached 1ms,and its time accuracy can reach 0.1 ms.The system supports all the international common standard protocols,and can have seamless integration with mainstream DCS systems at home and abroad.

HIMAX system;cycle hydrogen compressor;speed governing;optimization control

TH45

B

1671-4962（2017）05-0065-02

2017-09-16

孫強，男，工程師，1991年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)電氣自動化及儀表專業(yè)現(xiàn)從事控制系統(tǒng)的設(shè)備管理工作。