應用HIMAX系統實現循環氫壓縮機組的優化控制

孫 強

（中國石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

應用HIMAX系統實現循環氫壓縮機組的優化控制

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系統在循環氫壓縮機的升速、調速及防喘振功能方面的應用。該系統具有較高的容錯性、系統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。系統支持所有國際通用的標準協議，可以與國內外主流DCS系統無縫集成。

HIMAX系統；循環氫壓縮機；調速；優化控制

某汽油加氫脫硫裝置2013年10月建成投產，以催化汽油為原料，生產國Ⅴ汽油產品，裝置分為預加氫、輕重汽油分餾、重汽油加氫脫硫、辛烷值恢復、循環氫脫硫、重汽油穩定等部分。

該裝置工藝技術先進，控制復雜，為確保安全生產，裝置生產過程控制采用DCS系統。裝置聯鎖保護及大機組控制由ITCC/SIS系統完成，系統間通過以太網實現數據通訊。DCS系統選用橫河公司CENTUM VP系統，ITCC/SIS系統選用HIMAX系統［1］。

1 HIMAX系統

HIMAX系統是世界上第1套TUV認證的XMR結構安全系統，具有強大的適應性。無論單系統集中控制還是多系統分散控制，均能完全滿足安全性和容錯性能力要求。該系統組態采用SILworX軟件平臺，用戶界面靈活直觀，完全圖形化的拖放設計，有助于排除人為錯誤。該系統具有最高的容錯性，應用4-2-0的降級方式。該系統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 系統配置

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

圖1 HIMAX系統配置

3 機控制原理

汽輪機有AIRPAX轉數探頭6支，SE3821連接現場就地轉數表（TACHTROL 30），SE3822和SE3823通過轉數監視器連接進入HIMAX系統轉數卡，SE3824和SE3825和SE3826連接進入BN3500系統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，通過HIMAX系統內聯鎖邏輯判斷是否停機。

4 系統的主要功能塊

（1）STARTUP-CTRL升速控制功能塊

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

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

（2）SPEED_CTRL功能塊

在機組STARTUP-CTRL功能塊完成升速以后，該功能塊用于承擔壓縮機轉速調節功能。

機組的轉速控制、超速試驗是由PID_PI控制器和斜坡給定來進行［2］。

5 系統的調速器功能

調速器操作界面具備實時趨勢、登陸、調試、聯鎖等按鈕、升速控制功能區、轉數控制功能區、汽輪機跳車等顯示操作功能。

5.1 調速器的升速功能

（1）復位機組外部聯鎖。

（2）復位機組內部聯鎖7個跳車信號：轉數測量故障、調速閥故障、速關閥故障、工藝聯鎖停車、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。整個升速分為4段，IDEL1～IDEL4升速完成后，轉數8 576 r/min時，汽輪機進入調速階段。

5.2 調速器的調速功能

汽輪機MOS運行開關有“調速控制”和“MOS控制”2個位置，分別對應于8 576～12 865 r/min和1 000～12 865 r/min2個范圍內進行操作給定調整。

5.3 調速器的聯鎖功能

（1）外部聯鎖信號：調速器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）內部聯鎖跳車保護：由調速器ST Governor Trip功能塊實施，該功能塊產生。Trip1_Trip7跳車報警信號。

（3）內部超速跳車功能：在Speed Monitor塊中實現。

（4）開車聯鎖復位順序是：先復位外部聯鎖，再復位調速器內部聯鎖［3，4］。

5.4 調速器升速控制效果

該調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，整個升速過程轉數跟蹤迅速平穩，能夠滿足機組升速及調速要求。

6 防喘振控制

防喘振控制器通過調節防喘振閥將出口氣體返回到一段入口。當停機聯鎖動作發生時，防喘振閥全開，當停機信號解除后，通過按“復位”按鈕，可解除防喘振控制器內部的停機鎖定信號。機組啟動時，防喘振閥全開［5］。

7 結束語

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

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

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

［3］楊晨.汽油加氫裝置聯鎖控制系統的設計［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鎖特點［J］.煉油技術與工程，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年畢業于中國科學技術大學電氣自動化及儀表專業現從事控制系統的設備管理工作。