過濾工序真空機(jī)機(jī)組DCS控制系統(tǒng)改造

(青海發(fā)投堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817099)

1 原系統(tǒng)配置現(xiàn)狀

根據(jù)公司早期90萬t/a純堿項(xiàng)目設(shè)計規(guī)劃，青海發(fā)投堿業(yè)有限公司選用了兩臺沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的MCL-805-1離心式真空壓縮機(jī)作為真空過濾的附屬設(shè)備，原動機(jī)為汽輪機(jī)，通過膜片聯(lián)軸器與離心壓縮機(jī)相連接。該設(shè)備生產(chǎn)能力大，吸氣量均勻，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易損件少，便于檢修，運(yùn)行可靠，連續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)周期長。真空機(jī)機(jī)組控制系統(tǒng)為：CE FANUC PLC系列series90-30，型號：CE FANUC 90-30 364 CETFCH，配置如下：

電源模塊 IC693PWR321

中央處理器 IC693CPU364

熱備軟件 IC641HBR301

模擬量輸入模塊 IC693ALG223

模擬量輸出模塊 IC693CHS391

數(shù)字量輸入模塊 IC693MDL654

數(shù)字量輸出模塊 IC693MDL753

控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件 iFIX

過濾真空機(jī)機(jī)組控制系統(tǒng)薄弱，自2005年10月投運(yùn)行后系統(tǒng)故障率較高，發(fā)生多次跳停事故，缺陷為：

1)兩臺機(jī)組共用一套PLC系統(tǒng)，不能相互獨(dú)立，對于備用機(jī)組的檢修無法安全實(shí)現(xiàn)。

2)機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計不合理，如溫度、振動、位移探頭在出現(xiàn)斷線故障時會造成誤跳車。

3)報警聯(lián)鎖邏輯設(shè)計不合理，單點(diǎn)跳車，使得聯(lián)鎖不能投用。

4)系統(tǒng)抗干擾能力差，在檢修某點(diǎn)溫度信號時，該點(diǎn)信號會干擾到其他信號。

根據(jù)上述情況，公司于2016年大修期間采用杭州和利時DCS HOLLiAS MACS V6.5.2 版本對真空機(jī)機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 改造方案及配置

本改造的項(xiàng)目為真空機(jī)機(jī)組PLC系統(tǒng)改造為和利時DCS HOLLiAS MACS V6.5.2控制系統(tǒng),使兩臺機(jī)組相互獨(dú)立，分別設(shè)置為0#域和1#域互不干擾，對于備用機(jī)組的安全檢修提供了方便。

硬件方面：現(xiàn)場控制柜2面，操作臺1面，操作員站2臺，歷史站2臺、GPS時鐘一套，其中2面控制柜安裝在壓縮機(jī)柜室內(nèi)，2臺操作員站、2臺歷史站及操作臺安裝壓縮操作室內(nèi)。

軟件方面：控制邏輯組態(tài)、工藝流程畫面組態(tài)、程序控制調(diào)試等。

系統(tǒng)實(shí)際配置總點(diǎn)數(shù)為202點(diǎn)，其中AI:48點(diǎn)，AO:4點(diǎn)，DI：50點(diǎn)，DO：60點(diǎn)，PT100熱電阻為40支。現(xiàn)場控制柜硬件配置如表1。

3 改造施工流程

1)前期硬件、軟件配置、控制方案組態(tài)、調(diào)試、模擬開停車等全部完成。

表1 現(xiàn)場控制柜硬件配置表

2)利用停車檢修時機(jī)進(jìn)行改造，首先現(xiàn)場控制柜、操作員站就位，舊PLC機(jī)柜拆除、DCS機(jī)柜就位、安裝，其次電氣、儀表信號電纜連接采用分步實(shí)施逐臺改造——調(diào)試——試運(yùn)行——投運(yùn)的方案。

3)程序控制系統(tǒng)調(diào)試，按程序表逐步測試，對每一步的運(yùn)行條件，各元件狀態(tài)，程序時間等全面檢查試驗(yàn)。

4 HOLLiAS MACS V6.5.2系統(tǒng)主要特點(diǎn)

1)單層網(wǎng)、對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：采用“直接通信”的方式大大增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時也避免了下裝服務(wù)時容易導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰的問題；操作員直接與控制器通訊，真正的即時同步，不存在任何切換操作，歷史站故障不影響操作。離線、在線數(shù)據(jù)自動同步，如修改量程，直接在下層修改，不用同時修改離線、在線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫不用編譯。無服務(wù)器概念，原服務(wù)器部分功能由歷史站接管(歷史數(shù)據(jù)存儲、報警信息),操作員直接與控制器通訊,增加測點(diǎn)，修改畫面和方案頁后，直接生效，不用編譯下裝歷史站：例如增加AM點(diǎn)，DM點(diǎn)，無需下裝，增加后立即就能在畫面上顯示數(shù)值。無初始化功能，在線添加模塊，修改任何組態(tài),都是無擾下裝。真正的在線強(qiáng)制，避免意外操作釋放強(qiáng)制點(diǎn)。可進(jìn)行任意管腳強(qiáng)制并提供完善的強(qiáng)制信息列表。

2)專業(yè)性強(qiáng)：系統(tǒng)依據(jù)行業(yè)特點(diǎn)開發(fā)出電力版和化工版，功能及算法貼近行業(yè)特點(diǎn)，豐富的算法庫，符號庫，靈活易用的自定義功能，支持多種界面類型的應(yīng)用豐富的圖形元素，完善的圖形顯示效果，支持立體顯示。HOLLiAS MACS V6.5.2系列無縫集成第三方系統(tǒng)和設(shè)備。提供OPC/DDE/ODBC等軟件標(biāo)準(zhǔn)接口，可與第三方的應(yīng)用程序之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，支持PROFIBUS/HART/MODBUS等國際上常用現(xiàn)場總線，可以方便添加第三方設(shè)備，如智能儀表、PLC和變頻器。協(xié)同組態(tài)功能，支持多臺工程師站同步進(jìn)行組態(tài)，幾個工程師站可以同時訪問主工程師站，并對其工程中的不同控制站進(jìn)行組態(tài)，最后主工程師站即可得到全部的完整的工程。

3)主控功能完善：完善切換機(jī)制，提高冗余可靠性。 增加硬件錯誤記錄與日志，方便查詢故障和下層修改參數(shù)記錄。 網(wǎng)絡(luò)帶寬升級為100M，提升了系統(tǒng)性能。 增加了除0和數(shù)組越界保護(hù)等等，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性。 改進(jìn)了屏蔽網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴對控制器影響 (單網(wǎng)故障不影響控制和通訊,雙網(wǎng)故障不影響控制)，增加防火墻和路由功能，單控制器硬件測點(diǎn)超過1 000點(diǎn)，通訊點(diǎn)達(dá)20 000點(diǎn)，對點(diǎn)名，點(diǎn)說明無字符長度限制。

5 控制系統(tǒng)改造

5.1 氣路系統(tǒng)

開車條件：

潤滑油壓>0.25 MPa；

潤滑油溫>35 ℃；

防喘振調(diào)節(jié)閥微開；

入口閥微開；

冷卻水壓力正常。

開車條件可按邏輯圖1的要求，滿足上述條件壓縮機(jī)方可開車。

5.2 防喘振控制

無論壓縮機(jī)的壓縮比是多少，要保證壓縮機(jī)的吸入量比喘振流量大，只有這樣才能保證壓縮機(jī)穩(wěn)定的工作。當(dāng)入口壓力低時打開防喘振閥進(jìn)行補(bǔ)氣。控制邏輯如圖2。

圖1 開車條件邏輯圖

圖2 防喘振閥控制邏輯圖

5.3 潤滑油系統(tǒng)及聯(lián)鎖保護(hù)

油壓調(diào)節(jié)回路：自力式壓力調(diào)節(jié)閥PCV341,一次調(diào)節(jié)：0.95～1.1 MPa；潤滑油總管油壓：0.25 MPa。

油溫報警回路：油溫報警回路的作用是對潤滑油溫進(jìn)行監(jiān)視，測溫元件TE341把信號送至控制室，并當(dāng)油溫高于正常值時報警(報警值>55 ℃)。

過濾器差壓報警回路：當(dāng)過濾器差壓超過正常差壓時，說明過濾器該清洗了，測量儀表發(fā)出報警信號進(jìn)行報警(差壓報警值>0.15 MPa)。

備用潤滑油泵啟動、報警、聯(lián)鎖回路：由PT351、PSA352A、 PSA352B 、PSA352C把信號引入控制室，當(dāng)油壓達(dá)到0.25 MPa時滿足啟動條件；當(dāng)油壓低于0.15 MPa時報警聯(lián)鎖啟動備用泵；當(dāng)油壓過低時，低于0.1 MPa時，PSA352A/B/C開關(guān)信號采取三取二聯(lián)鎖動作，報警聯(lián)鎖停車。機(jī)組停機(jī)保護(hù)聯(lián)鎖邏輯如圖3。

圖3 機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)控制邏輯圖

表2 改造后性能和有關(guān)參數(shù)

(續(xù)表)

6 改造后運(yùn)行效果

過濾真空機(jī)機(jī)組DCS改造后控制系統(tǒng)具備MCS(模擬量控制系統(tǒng))、DAS(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))、SCS(順序控制系統(tǒng))、PEAK150(調(diào)節(jié)系統(tǒng))、SOE(事故順序識別、事故追憶)等功能。控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以CRT、人機(jī)界面為主的控制模式，提高了真空機(jī)機(jī)組的自動化控制水平及機(jī)組的運(yùn)行效率，降低控制系統(tǒng)的故障率，使機(jī)組的可利用率大大提高。