儀表聯(lián)鎖一體化控制單元（ITCC）在壓縮機(jī)防喘振應(yīng)用

高專科

[摘? ? 要]在本文的分析過(guò)程中，主要針對(duì)PLC的軋碎機(jī)一體化控制系統(tǒng)當(dāng)中，所構(gòu)成的PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)等，進(jìn)行詳細(xì)的闡述以及分析，并對(duì)各個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系進(jìn)行明確，以此為相關(guān)領(lǐng)域當(dāng)中的工作人員，提供一定的技術(shù)性參考，目的在于能夠?qū)x表聯(lián)鎖一體化控制單元（ITCC），有效應(yīng)用到縮機(jī)防喘振控制中，提高應(yīng)用水平。

[關(guān)鍵詞]儀表聯(lián)鎖一體化控制單元;壓縮機(jī);防喘振控制;溫度控制

[中圖分類號(hào)]TM921.5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）10–00–03

Application of Instrument Interlock Integrated Control unit （ITCC） in

Compressor Anti Surge Control

Gao Zhuan-ke

[Abstract]In the analysis process of this paper， the PLC and fieldbus system composed of the integrated control system of the mill and crusher of PLC are elaborated and analyzed in detail， and the relationship between each system is clarified， so as to provide certain technical reference for the workers in the related fields， and the purpose is to be able to integrate the instrument interlocking control Unit （ITCC） is effectively applied to the compressor anti surge control to improve the application level.

[Keywords]instrument interlocking integrated control unit; compressor; anti surge control; temperature control

在過(guò)去的生產(chǎn)過(guò)程中，所使用的蒸汽透平壓縮機(jī)，大多數(shù)都是采用獨(dú)立的系統(tǒng)，以此可以有效在使用的過(guò)程中，利用電子調(diào)速器進(jìn)行轉(zhuǎn)速方面的控制和調(diào)節(jié)。而在對(duì)于一些智能儀表而言，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于防喘振系統(tǒng)以及一些油路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)較為全面的自動(dòng)控制。

1 研究背景

在現(xiàn)階段ITCC功能方面的應(yīng)用過(guò)程中，伴隨著通信技術(shù)方面的完善，使得需要進(jìn)行更加復(fù)雜多變的控制，同時(shí)還需要保障控制能力有著較高可靠性和安全性，以此伴隨著技術(shù)的發(fā)展，推出了儀表聯(lián)鎖一體化控制單元。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，主要是形成了ITCC控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)較高能力的系統(tǒng)使用。

2 系統(tǒng)構(gòu)成以及控制原理

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成及硬件控制原理

在本文的分析過(guò)程中，壓縮機(jī)能夠?qū)崟r(shí)被監(jiān)控，并且工作人員可借助操作系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行控制，同時(shí)還可以在實(shí)際的操作過(guò)程中，通過(guò)人機(jī)接口的顯示單元，進(jìn)行充分的配對(duì)?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制的面板和儀表，同樣屬于系統(tǒng)的主要組成部分，各個(gè)構(gòu)件結(jié)合，這樣就組成了較為可靠的系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，主要是利用硬接線，以及通訊的方式進(jìn)行操作和鏈接。在壓縮機(jī)運(yùn)行期間，工作人員可通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，還可以通過(guò)操作系統(tǒng)，傳出操作指令，經(jīng)由通訊構(gòu)件進(jìn)行傳輸，當(dāng)系統(tǒng)接收指令后，壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)便會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)壓縮機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，工作人員能夠通過(guò)顯示屏發(fā)現(xiàn)。

2.2 壓縮機(jī)過(guò)程控制方式

在現(xiàn)階段的ITCC當(dāng)中，主要是針對(duì)壓縮機(jī)在使用的過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)的各種控制操作。例如，需要對(duì)一段進(jìn)口壓力的性能，起到充分的控制作用。之后，還需要對(duì)蒸汽透平的轉(zhuǎn)速，以及抽氣方面，進(jìn)行充分的控制調(diào)節(jié)。而對(duì)于在壓縮機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的防喘振方面，也需要起到一定的控制調(diào)節(jié)作用。在系統(tǒng)當(dāng)中還應(yīng)有Protech 203超速保護(hù)裝置，是一種獨(dú)立超速聯(lián)鎖停車單元。在實(shí)際的使用過(guò)程中，主要是通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中的3個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)速信號(hào)，進(jìn)行接受處理，之后在進(jìn)行3oo2表決。若存在壓縮機(jī)超速的情況下，在ITCC端，當(dāng)沒有進(jìn)行有效的停車判斷時(shí)，203超速保護(hù)裝置就會(huì)動(dòng)作，從而進(jìn)一步的保障壓縮機(jī)可以安全的進(jìn)行停車。而在轉(zhuǎn)速信號(hào)恢復(fù)到正常的情況下的時(shí)候，便可以針對(duì)ITCC進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)位。

而在軸振動(dòng)以及溫度信號(hào)的收集方面，都需要在系統(tǒng)當(dāng)中的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。之后則需要在HMI或DCS上，進(jìn)行參數(shù)的顯示。而在進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，則需要通過(guò)硬接線發(fā)送判斷給ITCC，再由控制器進(jìn)行判斷，最終使得壓縮機(jī)當(dāng)中的保護(hù)系統(tǒng)能夠有著較高的可靠性。

3 防喘振控制理論

3.1 壓縮機(jī)特性

在進(jìn)行使用的過(guò)程中，需要能夠?qū)嚎s機(jī)轉(zhuǎn)速、壓力以及溫度方面，進(jìn)行合理性的分析。之后還需要對(duì)壓縮機(jī)當(dāng)中的操作極限、喘振線等，進(jìn)行關(guān)系方面的明確。這樣就可以充分的保障，在使用的過(guò)程中，利用這樣的數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行合理性的分析和研究。

在進(jìn)行壓縮機(jī)特性分析的過(guò)程中，需要對(duì)喘振線進(jìn)行合理的編程分析，確保能夠?qū)⒕幊虜?shù)據(jù)資料，都被應(yīng)用到分析過(guò)程中，這樣在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，便可以設(shè)計(jì)出較為合理的控制器內(nèi)部喘振線。之后，還需要進(jìn)行安全閾值的設(shè)定，充分的保障在合理的范圍當(dāng)中進(jìn)行操作。

3.2 操作點(diǎn)

對(duì)于操作點(diǎn)的設(shè)置，本質(zhì)上就是一個(gè)計(jì)算的值，為了實(shí)現(xiàn)這樣的操作計(jì)算點(diǎn)，就需要從工藝測(cè)量的過(guò)程中，可以生產(chǎn)單一的數(shù)字信息，之后還需要通過(guò)操作人員的操作，將其操作的實(shí)際參數(shù)，與壓縮機(jī)特性當(dāng)中的控制線，進(jìn)行充分的比較和分析，進(jìn)而對(duì)現(xiàn)階段壓縮機(jī)的運(yùn)行效果進(jìn)行分析。

關(guān)于壓縮機(jī)的操作點(diǎn)，是以設(shè)備制造廠家提供的喘振曲線為基礎(chǔ)，利用控制器進(jìn)行二次保護(hù)的操作手段，防止因工藝、設(shè)備等原因造成重大事故。計(jì)算的操作準(zhǔn)確與否是控制的關(guān)鍵。我們將TRICONEX系統(tǒng)的控制器和符合IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)儀表相結(jié)合，自定義計(jì)算模塊，從而達(dá)到實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的控制。

一般來(lái)講，設(shè)備廠家會(huì)提供設(shè)備計(jì)算的壓力和流量的特性曲線，控制曲線是經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，使得機(jī)組實(shí)際工況與設(shè)計(jì)有參照對(duì)比性，確保機(jī)組在安全區(qū)工作。喘振點(diǎn)的計(jì)算實(shí)際就是實(shí)時(shí)判斷當(dāng)前工況是否在安全區(qū)域內(nèi)，若工況發(fā)生變化就要采取措施使壓縮機(jī)在安全狀態(tài)下運(yùn)行。

控制點(diǎn)計(jì)算的原則是判斷當(dāng)前工況是否在非安全區(qū)內(nèi)，以CO壓縮機(jī)為例，設(shè)備廠家提供5個(gè)控制點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的出口壓力和流量如表1所示：

首先進(jìn)行非安全區(qū)判斷，假設(shè)出口流量為y，那么就有y1，y2，y3，y4，y5的對(duì)應(yīng)數(shù)值，也就對(duì)應(yīng)是5個(gè)區(qū)域，y實(shí)際流量若>y1而

出口壓力設(shè)P，也就有P1，P2，P3，P4，P5的對(duì)應(yīng)數(shù)值，設(shè)喘振工作點(diǎn)為X，則X在第一工作區(qū)的計(jì)算就是X：=[（ Y - Y1 ） * （ X2 - X1）/ （ Y2 - Y1）] + X1; 第二工作區(qū)的計(jì)算是 X：=[（ Y - Y2 ） * （ X3 - X2）/ （ Y3 - Y2） ]+ X2……第五工作區(qū)的計(jì)算是 X：=[（ Y - Y5 ） * （ X6 - X5）/ （ Y6 - Y5） ]+ X5;? 相關(guān)的計(jì)算封裝在控制器的模塊里，再由系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)用，這樣就完成了邏輯里的計(jì)算功能。

根據(jù)出口壓力的不同，喘振線、防喘線、預(yù)喘線流量都各不相同?？刂葡到y(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控實(shí)際工況，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算時(shí)，同時(shí)，判斷工況是否為安全區(qū)，在此基礎(chǔ)上，確保壓縮機(jī)出口壓力以及流量等指標(biāo)，從而為實(shí)際穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程提供保障。

4 控制器的分析

控制器屬于壓縮機(jī)中的主要組成部分，常用的控制模式，包括自動(dòng)控制、手動(dòng)控制，不同模式具體情況如下。

4.1 自動(dòng)控制模式

這種控制模式是一種較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂菩问?，相關(guān)工作人員無(wú)法對(duì)其防喘振閥進(jìn)行操作。在系統(tǒng)當(dāng)中的防喘振控制器，能夠直接對(duì)防喘振閥，進(jìn)行有效的控制。在整個(gè)控制系統(tǒng)當(dāng)中，往往需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的監(jiān)控，掌握防喘振閥在現(xiàn)階段的正確位置。而在控制系統(tǒng)處于自動(dòng)模式當(dāng)中的時(shí)候，手動(dòng)模式僅僅可以對(duì)閥門的位置進(jìn)行跟蹤，以此就可以在接下來(lái)的操作過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)方面的切換。

防喘振控制需要在自動(dòng)控制模式下進(jìn)行執(zhí)行。每一個(gè)例行的程序，都需要輸入高信號(hào)選擇模塊的輸入值。這些控制程序能夠起到兩種不同的功能：首先，是對(duì)工藝條件進(jìn)行監(jiān)控，從而提供一定的糾錯(cuò)功能，使已經(jīng)發(fā)生變化的工藝，可以返回到相應(yīng)的操作合理點(diǎn)上。在例行程序的操作過(guò)程中，可以有效的保障其穩(wěn)定操作，能夠形成較為連續(xù)的調(diào)節(jié)輸出節(jié)奏，之后也能夠成為閉環(huán)例行程序。之后，還需要在某些事件觸發(fā)之后，提供固定不變的糾錯(cuò)方式。

4.2 自動(dòng)備用的手動(dòng)控制模式

在這樣的模式當(dāng)中，可以有效的允許操作的人員，進(jìn)行防喘振閥方面的控制和調(diào)節(jié)。但是，在實(shí)際的操作過(guò)程中，依然無(wú)法有效的將閥門實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)閉。而且，實(shí)際的防喘振閥的常數(shù)值，是基于手動(dòng)信號(hào)以及自動(dòng)信號(hào)這兩方面的最高數(shù)據(jù)，進(jìn)行有效的顯示。

因此，在控制系統(tǒng)當(dāng)中，可以有效的對(duì)壓縮機(jī)當(dāng)中的操作參數(shù)，以及壓縮機(jī)當(dāng)中的特性圖進(jìn)行監(jiān)控。而一旦在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)受到手動(dòng)控制系統(tǒng)的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)的流量，在喘振線之下，就需要將其開啟手動(dòng)的操作控制模式，從而打開防喘振閥。在操作人員工作的過(guò)程中，可以利用手動(dòng)的方式，對(duì)防喘振閥進(jìn)行位置方面的調(diào)節(jié)和操作。操作點(diǎn)在壓縮機(jī)特性圖的任意安全位置的時(shí)候，都可以實(shí)現(xiàn)這樣的操作。

5 運(yùn)行效果

在壓縮機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，在基于上述的防喘振控制理論下，可以有效的進(jìn)行高效率的運(yùn)行。而對(duì)于防喘振控制器當(dāng)中的閉環(huán)例行程序的使用過(guò)程中，可以很好的讓壓縮機(jī)當(dāng)中的防喘振控制系統(tǒng)，更加的合理和及時(shí)。同時(shí)，對(duì)于開環(huán)例行程序而言，則是可以在運(yùn)行的過(guò)程中，能夠起到對(duì)壓縮機(jī)的保護(hù)作用，而對(duì)于防喘振檢測(cè)程序而言，則可以更加有效及時(shí)的對(duì)壓縮機(jī)的喘振進(jìn)行使用，并且為相關(guān)工作人員，提供一定的報(bào)警信息。之后，在運(yùn)行的過(guò)程中，由于使用了較為可靠的現(xiàn)場(chǎng)儀表，以及一些PLC硬件設(shè)備，就可以讓整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，能夠有效較高的效率以及穩(wěn)定性。

6 總結(jié)

綜上所述，在本文的分析過(guò)程中，主要針對(duì)儀表聯(lián)鎖一體化控制單元（ITCC），在壓縮機(jī)當(dāng)中的防喘振控制進(jìn)行相應(yīng)的分析，其應(yīng)用之后，經(jīng)過(guò)實(shí)踐分析后發(fā)現(xiàn)，有著較為穩(wěn)定的運(yùn)行效果，以此是一種較為高效率的改進(jìn)方式，提升了壓縮機(jī)的運(yùn)行效率。

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