ITCC透平压缩机控制系统.pdf-资料库

wuzhiyong827-2790886-4744300845402001925.pdf-第1页.png

第1页 / 共6页

wuzhiyong827-2790886-4744300845402001925.pdf-第2页.png

第2页 / 共6页

wuzhiyong827-2790886-4744300845402001925.pdf-第3页.png

第3页 / 共6页

wuzhiyong827-2790886-4744300845402001925.pdf-第4页.png

第4页 / 共6页

wuzhiyong827-2790886-4744300845402001925.pdf-第5页.png

第5页 / 共6页

wuzhiyong827-2790886-4744300845402001925.pdf-第6页.png

第6页 / 共6页

三重冗余容错控制系统在压缩机防喘振中的应用袁叶袁叶女士，中国石化扬子石化股份有限公司炼油厂工程师。关键词：三重冗余容错控制系统防喘振控制压缩机扬子石化炼油厂新建 160 万吨延迟焦化气体脱硫装置富气压缩机，采用的是沈阳鼓风机厂制造的 2MCL527 型两段离心式压缩机和杭州汽轮机厂制造的 NG32/35 背压式汽轮机，在机组所有的控制中，防喘振控制是最重要和最复杂的控制之一。控制系统选用 Triconex 公司 TS3000 三重冗余容错控制系统，TS3000 的防喘振控制基于三重模件冗余容错结构的控制器，采用三取二表决提供高度完善、广泛诊断、不间断的过程操作，该系统不仅可实施对机组的防喘振控制，还可实施机组的安全保护控制。在实施过程中，采用了该系统进行压缩机防喘振控制和机组安全保护控制相结合的方案，有效提高了机组运行效率和安全保护速率。实践证明这是一套成功的方案。一三重冗余容错控制系统的概念及 TS3000 三重冗余控制系统由 3 个完全相同的系统支路组成(除电源模件是双重冗余外)，每一系统支路独立地执行控制程序并与其他两个支路并行工作。TS3000 控制系统通过三重模块冗余 (TMR)结构如图 1 所示，而给出其容错能力，即具有对瞬态和稳态出错情况的探查发现能力，以及采取硬件表决机制对所有来自现场的数字输入和输出进行考核和验证。

TS3000 的每一个数字输入/输出模件都包含 3 个完全相同的相互隔离的支路。每一个支路含有一个 I/O 微处理器，并从它的相应的主处理器上的 I/O 通信处理器接收其输出表。 3 个主处理器通过一个适配的高速总线系统，被称作为 TriBUS 的系统相互通信。所有的数字输出模件，除了双重 DC 模件以外，都采用四重性的输出电路，该电路对各单个的输出信号在它们刚要被施加到负载上时进行表决。这个表决电路的基础是并行或串行路径，3 个驱动器中的 2 个可表决取 ON。双重数字输出模件则具有一个单个的并行或串行路径，而三取二的表决过程单独作用于每一个开关。 TS3000 系统每扫描一次、主处理器都通过 TriBUS 与其邻近的通道进行通信和同步化。 TriBUS 表决数字式输入数据、比较输出数据、并将模拟输入数据的副本送达每一主处理器。主处理器执行控制程序并把由控制程序所产生的输出送给输出模件。除对输入数据作表决之外，TS3000 也表决输出数据。这是在离现场最近的输出模件上完成的，以便检测出所有错误并予以补偿，检测所有可能出现在 TriBUS 表决与送给现场去的最终输出之间的错误。 TS3000 三重冗余容错系统的优点是：没有单点故障会造成系统失效；独特的 I/O 逻辑槽位设计，保障故障卡件全部在线更换；系统集成度高；I/O 卡件上的光电隔离器全部三重化；浮点数协处理器，经过 TüV 六级认证；32 位芯片，保证了系统的快速运行；按照 IEC61131-3 国际标准设计的基于 Windows NT 的编程软件使用方便；高度的系统诊断覆盖率，诊断功能皆为系统内置，不需编写应用程序；系统维护和故障诊断非常方便；所有模拟卡件精确度高，并可自动校验；应用软件的在线修改；主处理器的更换与 I/O 卡件的更换一样方便。TS3000 系统编程和组态简单，维护方便，解决了程序在线修改和在线下装的难题。二延迟焦化压缩机的防喘振控制 1. 压缩机的防喘振控制方案以往方案大致可分为固定极限流量和可变极限流量防喘振控制两类。但到目前为止，对于不同摩尔质量、温度、压力的压缩气体，还没有一种切实可行的方法来有效、精确地计算压缩机的喘振线，通常都是建立一个较大的额外安全空间，保证机组在可预设的最佳工作状况下安全运行，但这种方法使得压缩机的工作效率大为降低，因此有关的专业技术人员一直在寻找更有效的方法来解决防喘振控制过程中的安全与效率问题。TS3000 系统的成功应用，就较好地解决了此问题。 2. 喘振线作图的基本方法压缩机防喘振控制系统的基本原理，如图 2 所示。图中：Yl=Y2/Y3=Pd/Ps=(PT2+ 1.0332)/(PT1+1.0332)；

SP=Y4=V(Pd/Ps)+K(给定)；Y5= h/Ps=FT5/(PT1+1.0332)(测量) 采用 Pd／Ps 和 c· h/Ps 做喘振曲线，其基本形状为抛物线，而采用 Pd/Ps 和(c· h/Ps )2 作图时得到的喘振线则在工作点附近基本呈直线形状(简化后，C2h/Ps)。其关系式如下： h/Ps=V·(Pd/Ps)+K 式中，Pd—压缩机出口压力(绝压)，kPa；Ps—压缩机入口压力(绝压)，kPa；C—常数(由孔板尺寸决定)，m2；h—孔板差压(与流量的关系式为 Q2=H)，kPa 3. 工艺控制方案 (1)压缩机防喘振调节画面组成 (a)防喘振动态示意图，将压缩机实际工作点在防喘振示意图上相应显示。 (b)动态数据，将实际工作点数据在 ESD 画面相应处显示。 (c)点击 ESD 流程图上相应调节阀，可弹出 PID 画面，可在线修改设定值或输出值。 (2)调节防喘振电磁阀设定 3 种状态，正常运转状态下，可设定自动调节，开停工或异常状态下，可设定手动调节或强制调节。 (3)报警

利用声光报警及画面报警提示。 (4)控制要点 (a)开压缩机前，应先将防喘振阀强制打开至 100％。 (b)当压缩机实际工作点靠近防喘振线时，应提高压缩机转速，维持正常生产，若压缩机转速已达最大，则应打开防喘振阀，并适当降低装置负荷，保证压缩机的正常运行。 (c)当压缩机进入喘振区，ESD 声光报警时，应立即打开防喘振阀，并相应降低装置生产负荷，消除喘振，使压缩机回到正常工作区运转，避免压缩机损坏或故障。 (5)机组喘振线及防喘振线示意图见图 3。 4. TS3000 控制系统喘振线的计算由 TS3000 推出的喘振线计算方法，其基本思想与上述方法大体相同，区别在于当气体分子量 Mw 发生变化时，压缩机的喘振特性曲线可近似为一条折线，如图 4 所示(计算方法略)。三 TS3000 系统在压缩机防喘振控制中的组态及操作在正常工艺操作情况下，根据此时机组的压力比，通过喘振线计算出防喘振控制线，求出此时喘振流量设定点，与入口流量变量相比较进行 PI 控制，根据 PI 运算结果控制防喘振阀的开度，从而保持充足的气体流过压缩机。当流量下降过快时，TS3000 的防喘振控制逻辑会快速进行以下几种控制： 1. 阶跃输出控制逻辑当压缩机操作点迅速左移达到防喘振控制线时，控制防喘振阀输出值会阶跃减少 6％，即防喘振阀开度增加 6％，若经过 0.13s 时间压缩机操作点仍在备用控制线左侧，则再将防喘

振阀开度增加 6％，直到使压缩机操作点回到备用防喘振控制线右侧，从而保证有足够气体流过压缩机。 2. 给定值偏置控制逻辑当发生喘振时，防喘振控制线会增加 2％(也可设定为按比例增加：如 l％、2％、4％、8 ％)，如果压缩机又发生喘振，则防喘振控制设定点又增加 2～4％，累计喘振控制点增加值可达 10％。当工艺状况恢复正常时，可将喘振控制设定点偏置进行复位，使其回到防喘振控制线上。 3. 浮动比例控制逻辑当流量快速降低时，防喘振控制逻辑还会产生一个特殊的“微分控制”，也就是浮动比例的算法，它将防喘振控制系统微分增益 Kd 与流量变化值苝 v 的乘积(K 苝 v)叠加在原有 PI 控制输出上，使防喘振阀动作加速，以保持机组有充足流量。 4. 快开慢关当流量波动大时，TRICONEX 控制器能快速打开防喘振阀，但当工作点到达防喘振控制线的右侧，进入安全区域后，TRICONEX 控制器按照此前设定的一个速率将防喘振阀慢慢关闭，以保证压缩机能迅速调整到一个新的工作点。 5. 断电输出当 TRICONEX 防喘振控制器判断喘振发生时，TRICONEX 控制器能迅速输出一个开关量，直接作用于防喘振控制阀的电磁阀，从而迅速打开防喘振阀。 6. 高选输出 TRICONEX 防喘振控制器的输出是 PI 控制输出、浮动比例控制输出、手动输出三者之间的最高值，从而能有效地保证压缩机的防喘振控制，确保机组的安全。 7. 自动、半自动、手动切换功能 TRICONEX 防喘振控制器提供了自动、半自动、手动输出功能，从而为机组的防喘振控

制提供了较为丰富的控制手段和调试手段。总之，压缩机防喘振控制是通过跟踪防喘振控制线来完成的，在压缩机正常运行时，利用 TRICONEX 防喘振控制器来保证系统稳定。当流量波动大时，通过阶跃逻辑、给定值迁移和浮动比例等的算法来快速打开防喘振阀，从而避免喘振的发生，TRICONEX 控制器的防喘振控制过程非常迅速，它的一个处理周期大约为 100ms。四开车过程中遇到的问题开车阶段，由压机制造厂对压缩机喘振线进行实测。操作员临时将喘振控制阀改为手操，并增加紧急停车按钮和部分应急打开喘振阀按钮。实验中发现一旦发生喘振，部分应急打开阀就显得很不及时，后来改为当喘振发生时喘振阀全开，效果很好。另外，开车期间曾发现在转速超过 3000r/min 后压缩机转速明显高于透平机转速，用示波器观察，发现正弦波上叠加有明显杂波。经过在转速输入脉冲卡输入端并入 1.9kΩ电阻消除交流干扰，信号中的杂波消失，转速显示随即正常。装置开车一年多来，压缩机一直运行正常，在装置生产波动的情况下，操作人员都能运用防喘振系统及时准确地调整压缩机运行，没有发生因压缩机喘振而引起的联锁停运。在装置开停车期间，为缩短系统置换时间，应尽可能长时间维持循环机的运行，因此当系统压力比较低时，打开防喘振控制阀，确保循环机不在喘振区运行，既缩短了开停工时间，又降低了消耗，为炼油厂带来了较大的经济效益。五结束语喘振是离心式压缩机固有的特性，具有较大危害。影响喘振的因素较多，为保证离心式压缩机高效、可靠地运行，必须设置相应的控制系统，对喘振现象产生的先兆加以快速和准确地预测与判断，从而加以控制，以避免喘振现象的发生。实际运行证明 TS3000 防喘振控制工作稳定，性能可靠，对压缩机调试维护非常方便，有力地保证了机组的长时间安稳运行。（全文完）来源：《世界仪表与自动化》出版日期：2006 年 10 月

资料库

ITCC透平压缩机控制系统.pdf

相关推荐

课程资源

热门标签

最新资料