HydroCOM調(diào)節(jié)系統(tǒng)在柴油加氫精制裝置新氫壓縮機的應(yīng)用

摘 要：主要對中國石油廣西石化公司柴油加氫精制裝置新氫壓縮機基本運行情況進(jìn)行說明，介紹HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)組成，通過實際分析HydroCOM系統(tǒng)在本裝置新氫壓縮機的應(yīng)用情況、對裝置帶來的經(jīng)濟效益，證實HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行可靠、操作簡便、節(jié)能效果明顯。

關(guān)鍵詞：HydroCOM;柴油加氫精制;新氫壓縮機;節(jié)能

1 前言

中石油廣西石化公司240萬t/a柴油加氫精制裝置引進(jìn)美國UOP公司的專利技術(shù)，2010年9月一次性開車成功。新氫壓縮機K101A/B是本裝置的主要設(shè)備，同時也是主要耗能設(shè)備，其型號2D80，兩級壓縮，氣缸和填料為油潤滑，正常生產(chǎn)為一開一備。自裝置投產(chǎn)以來，裝置的負(fù)荷一直在60%至80%之間，在這種情況下，壓縮機的很大一部分氣量都通過各級返回閥返回，增加了能耗。HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用以來，實現(xiàn)了壓縮機0到100%范圍內(nèi)的負(fù)荷無極、穩(wěn)定調(diào)節(jié)，在保證氣量的同時降低了壓縮機的實際功率，從而達(dá)到了節(jié)約能耗的目的。

2 HydroCOM基本控制原理

如圖1所示，在壓縮機的活塞往復(fù)運動中，當(dāng)氣缸進(jìn)氣終了時，進(jìn)氣閥的閥片在執(zhí)行機構(gòu)作用下仍被卸荷器強制地保持開啟狀態(tài)，壓縮過程并不沿原壓縮曲線由位置C到位置D，而是先由位置C到達(dá)位置Cr，此時原吸入氣缸中的部分氣體經(jīng)被頂開的進(jìn)氣閥回流到進(jìn)氣管而不被壓縮;待活塞運動到特定的位置Cr（對應(yīng)所要求的氣量）時，執(zhí)行機構(gòu)使頂開進(jìn)氣閥片的強制外力消失，進(jìn)氣閥片回落到閥座上而關(guān)閉，氣缸內(nèi)剩余的氣體開始被壓縮，壓縮過程開始沿著位置Cr到達(dá)位置Dr。氣體達(dá)到額定排氣壓力后從排氣閥排出，容積流量減少。這種調(diào)節(jié)方法的優(yōu)點是壓縮機的指示功消耗與實際容積流量成正比，是一種簡單高效的壓縮機流量調(diào)節(jié)方式。這就是壓縮機“回流省功”原理。

HydroCOM是英文“Hydraulically actuated Computerized controlled valves”的縮寫定義，是賀爾碧格公司專門為往復(fù)式壓縮機開發(fā)的液壓式氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它的主要工作原理是計算機即時處理壓縮機運行過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將信號反饋至執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)電子模塊，通過液壓執(zhí)行機構(gòu)來實時控制進(jìn)氣閥的開啟與關(guān)閉時間，實現(xiàn)壓縮機排氣量0-100%全行程范圍無級調(diào)節(jié)。圖2為HydroCOM核心的執(zhí)行機構(gòu)和進(jìn)氣閥示意圖。通過進(jìn)氣閥的延遲關(guān)閉，使多余部分氣體未經(jīng)壓縮而重新返回到進(jìn)氣總管，壓縮循環(huán)中只壓縮了需要壓縮的氣量。這正是運用了上述的“回流省功”原理。先進(jìn)的控制理論和機電技術(shù)的結(jié)合，使HydroCOM系統(tǒng)在最大限度節(jié)省能源的同時，還擁有極高的控制動態(tài)特性。根據(jù)不同的控制要求和設(shè)計，HydroCOM可精確控制各級的狀態(tài)參數(shù)，如壓力、流量、溫度等。

3 系統(tǒng)應(yīng)用情況和效益

圖3是廣西石化柴油加氫精制裝置新氫壓縮機HydroCOM系統(tǒng)的基本配置圖。

這套控制系統(tǒng)主要包括：執(zhí)行機構(gòu)HA、控制接口單元CIU、液壓裝置HU、PLC控制器、服務(wù)單元SU、壓縮機狀態(tài)監(jiān)控CCM及相關(guān)的附件，如電源、線纜、管件和傳感器等。

這套HydroCOM系統(tǒng)的設(shè)計主控信號為二級排氣壓力，HydroCOM可以獨立進(jìn)行壓縮機總出口壓力的平穩(wěn)控制及自保聯(lián)鎖。用戶可自由為該變量設(shè)定點，壓縮機的每一級均配置了一個比例積分（PI）控制器，來自DCS的各級實際壓力與PLC控制器內(nèi)的設(shè)定值比較后運算后輸出相當(dāng)于0～100%排氣量的信號的4～20mA的電流控制信號傳遞到HydroCOM的壓縮機接口單元CIU裝置，電流控制信號經(jīng)CIU處理后通過現(xiàn)場總線送到各級執(zhí)行機構(gòu)HA，由HA完成最終的進(jìn)氣閥開啟或關(guān)閉的控制任務(wù)。這套氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)能實現(xiàn)如下功能：

①對壓縮機出口壓力進(jìn)行自動控制，并能實現(xiàn)0%-100%負(fù)荷自動無級調(diào)節(jié);②對級間壓力可以分別調(diào)節(jié)，使級間壓力穩(wěn)定且使之趨于設(shè)定值;③能夠?qū)崿F(xiàn)自動加載和手動加載兩種調(diào)節(jié)方式;④保持零負(fù)荷開機，并能在此工況下運行5min;⑤調(diào)節(jié)系統(tǒng)切除后，現(xiàn)場仍能手動實現(xiàn)機組0和100%兩種負(fù)荷運行。

HydroCOM系統(tǒng)投用后，不僅解決了原機組操作上存在的問題，而且節(jié)能效果特別顯著。機組啟動后可以緩慢升壓，避免了對機組的過大沖擊，而且壓力調(diào)節(jié)簡便，最終出口壓力的波動小于0.1MPa。

新氫壓縮機K101A使用HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，正常操作條件70%負(fù)荷下電流由原先的168A下降到110A，電機的工作電壓為6000伏，功率因數(shù)為0.9，按照電費市場價0.5元/kWh，一年按8400h運行時間照此推算，該機在運行時全年節(jié)省的效益如下：

Q=0.5×1.732×6000×（168-110） ×8400/1000= 254.4萬元

4 結(jié)論

HydroCOM系統(tǒng)投用后，柴油加氫精制裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力自動控制壓縮機負(fù)荷，將原內(nèi)操頻繁調(diào)整壓縮機返回控制閥的工作省去，極大的優(yōu)化了操作，降低了操作工的勞動強度。此外，HydroCOM系統(tǒng)投用后，壓縮機的整個控制系統(tǒng)更趨合理，可以實現(xiàn)壓縮機的平穩(wěn)加載、無沖擊切換及停機，各項狀態(tài)參數(shù)更穩(wěn)定，使得壓縮機的運行更加平穩(wěn)，延長壓縮機的使用壽命。HydroCOM系統(tǒng)在柴油加氫精制裝置現(xiàn)有負(fù)荷下節(jié)能顯著，預(yù)計年可節(jié)電約254萬元。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉建忠，程曉燕，趙保興.HydroCOM系統(tǒng)在往復(fù)壓縮機上的應(yīng)用[J].節(jié)能技術(shù)，2006（03）.

[2]唐匯云，任智.HydroCOM調(diào)節(jié)系統(tǒng)在新氫壓縮機上的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2006（01）.

作者簡介：

譚曉武，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事加氫裝置設(shè)備管理工作。