國(guó)產(chǎn)機(jī)組綜合保護(hù)控制系統(tǒng)在空分內(nèi)壓縮機(jī)組中的應(yīng)用

文國(guó)榮

(四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)任公司空分事業(yè)部)

國(guó)產(chǎn)機(jī)組綜合保護(hù)控制系統(tǒng)在空分內(nèi)壓縮機(jī)組中的應(yīng)用

文國(guó)榮

(四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)任公司空分事業(yè)部)

介紹國(guó)產(chǎn)T880機(jī)組綜合保護(hù)控制系統(tǒng)應(yīng)用于空分內(nèi)壓縮機(jī)組的控制功能、三重化冗余、防踹振措施及調(diào)速方法等。

機(jī)組綜合保護(hù)控制系統(tǒng) 壓縮機(jī)組 三重化冗余 調(diào)速

近幾年，隨著煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴及煤制合成氨等煤化工深加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)過程降低能耗、節(jié)約用水和節(jié)約資金方面提出了新要求，在環(huán)保方面也提出接近零排放的要求。因此，在煤化工工藝設(shè)計(jì)過程中對(duì)各個(gè)工段系統(tǒng)的參數(shù)要盡可能地進(jìn)行精確計(jì)算和控制，對(duì)參數(shù)的檢測(cè)速度要求刷新快，對(duì)人員和設(shè)備的保護(hù)要安全可靠，對(duì)裝置要求盡可能穩(wěn)定長(zhǎng)周期工作，這就要求控制系統(tǒng)的選擇和配置能夠更好地滿足生產(chǎn)過程的需要。以前的大型煤化工空分壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)主要從可靠性方面考慮，選用進(jìn)口控制系統(tǒng)比較多。隨著國(guó)產(chǎn)相關(guān)控制技術(shù)近20年的發(fā)展和不斷完善，以及在各個(gè)工業(yè)裝置上應(yīng)用的驗(yàn)證，其可靠性已經(jīng)有了保證，這也為該技術(shù)在煤化工行業(yè)的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，下面介紹國(guó)產(chǎn)機(jī)組綜合保護(hù)(ITCC)控制系統(tǒng)T880在煤化工壓縮機(jī)組中的應(yīng)用情況。

1 國(guó)產(chǎn)ITCC控制系統(tǒng)

ITCC控制系統(tǒng)的主要功能有：防喘振控制、調(diào)速控制、抽汽控制、負(fù)荷分配與平衡、軸振動(dòng)、軸位移、常規(guī)PID及參數(shù)檢測(cè)控制等。三重冗余容錯(cuò)T880控制系統(tǒng)(圖1)是北京和利時(shí)系統(tǒng)工程有限公司專為壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)開發(fā)的，本著安控分離的原則，系統(tǒng)具有安全、可靠、配置方便及控制周期短等特點(diǎn)，集成了世界領(lǐng)先的壓縮機(jī)組控制算法。T880具有以下特點(diǎn)：

圖1 T880安控分離控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)示意圖

a. 安控分離，即保護(hù)與控制相互分離;

b. SIL3級(jí)認(rèn)證，保護(hù)部分獲得TüV萊茵SIL3級(jí)安全認(rèn)證；

c. 快速響應(yīng)，控制部分輸入輸出執(zhí)行周期小于40ms；

d. 三重冗余容錯(cuò)(圖2)；

e. 機(jī)組軸位移、溫度、振動(dòng)監(jiān)控、順序控制、機(jī)組及裝置的聯(lián)鎖邏輯控制等。

圖2 T880三重冗余容錯(cuò)原理結(jié)構(gòu)框圖

2 T880在壓縮機(jī)組中的應(yīng)用

2.1 壓縮機(jī)防喘振控制器功能模塊

T880系統(tǒng)的壓縮機(jī)防喘振控制器功能模塊滿足API617標(biāo)準(zhǔn)，其功能包括：自動(dòng)啟動(dòng)與加載、防喘振控制與保護(hù)、內(nèi)嵌極限控制、自動(dòng)停車與卸載、緊急停車與卸載、變送器故障退守策略等。

防喘振控制與保護(hù)的主要目的是避免壓縮機(jī)因發(fā)生喘振對(duì)工藝操作造成巨大的擾動(dòng)，甚至造成嚴(yán)重的設(shè)備損壞與停工。壓縮機(jī)的喘振極限線SLL與壓縮機(jī)組內(nèi)部機(jī)械構(gòu)造有關(guān)，防喘振模塊采用五條線的控制與保護(hù)方法，如圖3所示。

防喘振控制技術(shù)的特點(diǎn)是自動(dòng)加載/卸載壓縮機(jī)，配合速度控制器的一鍵啟停機(jī)自動(dòng)控制；對(duì)入口溫度變化、入口壓力變化和分子量變化進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的補(bǔ)償，保證喘振極限線SLL和運(yùn)行點(diǎn)的計(jì)算準(zhǔn)確、可靠；算法本身提供閉環(huán)防喘振PI響應(yīng)，用于配合斜坡受控的減負(fù)荷過程，同時(shí)提供階梯形的開環(huán)保護(hù)動(dòng)作用于克服由任何設(shè)備的非正常因素導(dǎo)致的快速喘振逼近；防喘振控制算法本身內(nèi)嵌有出口壓力高極限，即使運(yùn)行點(diǎn)離喘振控制線還很遠(yuǎn)(安全區(qū))，但只要壓力高于一定水平(在安全閥起跳值之下)，防喘振閥就自動(dòng)打開，使壓力下降，防止安全閥起跳，保證工藝操作的可靠性；內(nèi)置的變送器故障退守策略——輸出凍結(jié)算法，避免了因變送器或接線故障導(dǎo)致的工藝停車，最大限度地保證工藝的可靠性和連續(xù)性。

圖3 防喘振控制與保護(hù)曲線

2.2 透平調(diào)速器功能模塊

透平調(diào)速器功能模塊滿足API612標(biāo)準(zhǔn)，其功能包括：汽輪機(jī)的啟動(dòng)、升速、暖機(jī)、臨界轉(zhuǎn)速回避、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制(本地與串級(jí))、失速跳車、超速限制、超速跳車和超加速跳車控制，實(shí)現(xiàn)了汽輪機(jī)良好的調(diào)速和超速保護(hù)控制功能。

3 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)產(chǎn)機(jī)組綜合保護(hù)控制系統(tǒng)T880通過三重化冗余控制和保護(hù)提高了系統(tǒng)控制的安全級(jí)別，通過防喘振和調(diào)速控制的結(jié)合滿足了壓縮機(jī)組的變工況動(dòng)態(tài)防喘振控制與保護(hù)，通過軸振動(dòng)、軸位移及超壓等控制，保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，減少了放散，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。該系統(tǒng)已經(jīng)在大型化工等項(xiàng)目上得到了廣泛應(yīng)用，如日照嵐橋港口石化有限公司年產(chǎn)140萬噸重催化裝置(沈鼓離心壓縮機(jī)、汽輪機(jī)拖動(dòng))等，同時(shí)國(guó)產(chǎn)化后投入成本大幅下降，備品備件提供方便等優(yōu)勢(shì)明顯。

TH45

B

1000-3932(2017)07-0700-02

2016-12-09，

2017-04-10)

文國(guó)榮(1964-)，高級(jí)工程師，從事空分裝置生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制工作，2500681941@qq.com。