國產機組綜合保護控制系統在空分內壓縮機組中的應用

文國榮

(四川空分設備(集團)有限責任公司空分事業部)

國產機組綜合保護控制系統在空分內壓縮機組中的應用

文國榮

(四川空分設備(集團)有限責任公司空分事業部)

介紹國產T880機組綜合保護控制系統應用于空分內壓縮機組的控制功能、三重化冗余、防踹振措施及調速方法等。

機組綜合保護控制系統 壓縮機組 三重化冗余 調速

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的發展，對生產過程降低能耗、節約用水和節約資金方面提出了新要求，在環保方面也提出接近零排放的要求。因此，在煤化工工藝設計過程中對各個工段系統的參數要盡可能地進行精確計算和控制，對參數的檢測速度要求刷新快，對人員和設備的保護要安全可靠，對裝置要求盡可能穩定長周期工作，這就要求控制系統的選擇和配置能夠更好地滿足生產過程的需要。以前的大型煤化工空分壓縮機組控制系統主要從可靠性方面考慮，選用進口控制系統比較多。隨著國產相關控制技術近20年的發展和不斷完善，以及在各個工業裝置上應用的驗證，其可靠性已經有了保證，這也為該技術在煤化工行業的應用打下堅實基礎，下面介紹國產機組綜合保護(ITCC)控制系統T880在煤化工壓縮機組中的應用情況。

1 國產ITCC控制系統

ITCC控制系統的主要功能有：防喘振控制、調速控制、抽汽控制、負荷分配與平衡、軸振動、軸位移、常規PID及參數檢測控制等。三重冗余容錯T880控制系統(圖1)是北京和利時系統工程有限公司專為壓縮機組控制系統開發的，本著安控分離的原則，系統具有安全、可靠、配置方便及控制周期短等特點，集成了世界領先的壓縮機組控制算法。T880具有以下特點：

圖1 T880安控分離控制系統邏輯結構示意圖

a. 安控分離，即保護與控制相互分離;

b. SIL3級認證，保護部分獲得TüV萊茵SIL3級安全認證；

c. 快速響應，控制部分輸入輸出執行周期小于40ms；

d. 三重冗余容錯(圖2)；

e. 機組軸位移、溫度、振動監控、順序控制、機組及裝置的聯鎖邏輯控制等。

圖2 T880三重冗余容錯原理結構框圖

2 T880在壓縮機組中的應用

2.1 壓縮機防喘振控制器功能模塊

T880系統的壓縮機防喘振控制器功能模塊滿足API617標準，其功能包括：自動啟動與加載、防喘振控制與保護、內嵌極限控制、自動停車與卸載、緊急停車與卸載、變送器故障退守策略等。

防喘振控制與保護的主要目的是避免壓縮機因發生喘振對工藝操作造成巨大的擾動，甚至造成嚴重的設備損壞與停工。壓縮機的喘振極限線SLL與壓縮機組內部機械構造有關，防喘振模塊采用五條線的控制與保護方法，如圖3所示。

防喘振控制技術的特點是自動加載/卸載壓縮機，配合速度控制器的一鍵啟停機自動控制；對入口溫度變化、入口壓力變化和分子量變化進行有效、準確的補償，保證喘振極限線SLL和運行點的計算準確、可靠；算法本身提供閉環防喘振PI響應，用于配合斜坡受控的減負荷過程，同時提供階梯形的開環保護動作用于克服由任何設備的非正常因素導致的快速喘振逼近；防喘振控制算法本身內嵌有出口壓力高極限，即使運行點離喘振控制線還很遠(安全區)，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；內置的變送器故障退守策略——輸出凍結算法，避免了因變送器或接線故障導致的工藝停車，最大限度地保證工藝的可靠性和連續性。

圖3 防喘振控制與保護曲線

2.2 透平調速器功能模塊

透平調速器功能模塊滿足API612標準，其功能包括：汽輪機的啟動、升速、暖機、臨界轉速回避、轉速調節控制(本地與串級)、失速跳車、超速限制、超速跳車和超加速跳車控制，實現了汽輪機良好的調速和超速保護控制功能。

3 結束語

國產機組綜合保護控制系統T880通過三重化冗余控制和保護提高了系統控制的安全級別，通過防喘振和調速控制的結合滿足了壓縮機組的變工況動態防喘振控制與保護，通過軸振動、軸位移及超壓等控制，保證機組平穩運行，減少了放散，達到了節能減排的目的。該系統已經在大型化工等項目上得到了廣泛應用，如日照嵐橋港口石化有限公司年產140萬噸重催化裝置(沈鼓離心壓縮機、汽輪機拖動)等，同時國產化后投入成本大幅下降，備品備件提供方便等優勢明顯。

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1000-3932(2017)07-0700-02

2016-12-09，

2017-04-10)

文國榮(1964-)，高級工程師，從事空分裝置生產過程的自動控制工作，2500681941@qq.com。