CCC控制系統在空分3 TY壓縮機上的應用

2014年04月云南化工Apr.2014第41卷第2期Yunnan Chemical TechnologyVol 41. No. 2doi:12.3969/j.isn.1004-275X2014.02.018·經(jīng)驗交流CCC控制系統在空分3TY壓縮機上的應用趙麗云(云南解化清潔能源開(kāi)發(fā)有限公司解化化工分公司,云南開(kāi)遠661699)摘要:介紹了CCC控制系統軟、硬件的構成;通過(guò)對喘振線(xiàn)的確定方法以及控制系統的基本控制功能和特殊響應等情況的分析和介紹,闡述了CCC控制系統的控制功能和控制效果。關(guān)鍵詞:CCC控制系統;空分;3TY壓縮機;喘振中圖分類(lèi)號:TQ056文獻標識碼:A文章編號:1004275X(2014)02006104解化化工分公司空分3TY壓縮機選用30000五、六級壓縮及四級中間冷卻器降溫;最后,進(jìn)入m3/h空氣透平壓縮機組,該機組為單軸型離心式七、八級壓縮,使空氣壓力達到2.41MPa,溫度<壓縮機,它由凝汽式汽輪機驅動(dòng)。離心式壓縮機130℃。經(jīng)出口閥和止逆閥送到凈化轉化崗位,富具有輸氣量大,易損部件少,運轉平穩,可利用工余部分空氣減壓至0.55MPa,送2#、3#空分生產(chǎn)藝廢熱產(chǎn)生的蒸汽作動(dòng)力等許多優(yōu)點(diǎn),但離心式氧氣氮氣。壓縮機如果控制不好,在某些狀況下運行就會(huì )發(fā)1.2蒸汽流程生喘振。喘振使機組強烈振動(dòng),嚴重時(shí)可使密封過(guò)熱蒸汽來(lái)自中壓蒸汽管網(wǎng),經(jīng)過(guò)速關(guān)節損壞,甚至會(huì )使軸瓦、葉輪乃至整個(gè)機組損壞。為流閥(2301)、調節汽閥(SV-6801)進(jìn)人汽輪了使機組安全高效地運行,選用美國壓縮機控制機做功。做功后的乏汽進(jìn)入蒸汽冷凝器,與列公司的CCC控制系統對機組進(jìn)行控制,它可以提管內循環(huán)冷卻水換熱,變?yōu)槟Y水。經(jīng)冷凝液高壓縮機工作效益,同時(shí),可減少甚至消除喘振事泵加壓進(jìn)入射汽抽汽器,換熱后送至凝結水故的發(fā)生,還可以延長(cháng)機組的使用壽命,降低生產(chǎn)管網(wǎng)成本2控制系統的軟、硬件構成13TY壓縮機組工藝流程簡(jiǎn)介CCC控制系統是實(shí)時(shí)、多任務(wù)、開(kāi)放式系3TY壓縮機組利用3.0MPa過(guò)熱蒸汽驅動(dòng)統,采用先進(jìn)的安全型CPCⅠ總線(xiàn)構架、雙重化NH32/02凝汽式汽輪機做功,為離心式壓縮機提供動(dòng)力。壓縮機轉子葉輪因旋轉所產(chǎn)生的離心力冗余容錯的硬件體系。CCC控制系統的供電采用雙電源,其中:交流供電系統加裝了兩個(gè)浪涌使空氣得到動(dòng)能,經(jīng)擴壓管將動(dòng)能轉化為壓力,使保護器,以提高交流電源的質(zhì)量;直流供電系統空氣壓力得到提高對數字量輸入回路、數字量輸出回路、超速保護1.1空氣流程系統供電回路、控制器供電回路、隔離器供電回空氣進(jìn)入自潔式空氣過(guò)濾器除去機械雜質(zhì)、路單獨供電,而且每個(gè)回路都是雙電源供電,中灰塵后,經(jīng)導葉裝置進(jìn)入壓縮機低壓缸。一級壓間用二極管隔離,以確保兩路供電互不干擾?？s后進(jìn)入一級中間冷卻器降溫,接著(zhù),進(jìn)入二級壓CCC控制系統主要硬件由一臺雙冗余控制器縮及二級中間冷卻器降溫;然后,進(jìn)入三、四級壓( Reliant)、一套超速保護系統( Guardian)和一臺縮,接著(zhù),進(jìn)入三級中間冷卻器降溫;再然后,進(jìn)亼操作站組成。其主要軟件由透平機械控制運用收稿:201401-13作者簡(jiǎn)介:趙麗云(1962-),女,云南建水人,工程師,主要從事化工自動(dòng)化儀表工作云南化工2014年第2期軟件、工程師組態(tài)維護軟件和人機界面軟件等速度控制和性能控制3個(gè)模塊,分別實(shí)現喘振軟件包組成。應用軟件包中包括防喘振控制、控制、轉速控制及性能控制。如圖1所示。SC6310Pv:207SP:2250M的MPagP:2531廠(chǎng):10性能壓力高腿防喘擷壓力高暖機3定轉速253928.70121000納出2圖1控制器Figure 1 Controller2.1喘振控制號。通過(guò)轉速控制器控制轉速,使整個(gè)機組工喘振控制器(UZ-6010)是通過(guò)對壓縮機入口作在高性能狀態(tài)?？諝鈮毫?、人口空氣溫度、出口空氣壓力、出口空氣SLL S=1溫度、出口空氣流量等參數的檢測,并進(jìn)行內部運算后,得出代表壓縮機運行狀態(tài)的運行點(diǎn)(OP)PdS>1運行點(diǎn)與通過(guò)喘振實(shí)驗得出的喘振線(xiàn)(SLL)進(jìn)行SCL DEV=O比較得到偏差信號(DEV),并在喘振控制器中完成DEVO60deg(PV)并與控制器的設定值(或性能控制器輸出30deg1)進(jìn)行比較,然后,輸出信號控制調速閥(V6801)對汽輪機入口蒸汽量進(jìn)行調節,實(shí)現轉速控制。流量:QQ22.3性能控制圖2性能曲線(xiàn)圖在性能控制器(PIC-6010)中,通過(guò)軟件組Fi2 Performance curves態(tài)將喘振控制線(xiàn)(SLL)向右移一個(gè)安全裕度(b),形成一條性能控制線(xiàn)(SCL),如圖2所示。壓縮機運行點(diǎn)與性能控制線(xiàn)比較后改變控2.4超速保護系統制輸出,確保壓縮機工作在性能控制線(xiàn)上。性超速保護系統通過(guò)3個(gè)轉速探頭的信號值,能控制器(PEC-6010)有兩個(gè)控制輸出(輸出實(shí)現3選2控制。3個(gè)轉速信號中,若有兩個(gè)信1和輸出2)。輸出2控制導葉開(kāi)度,當輸出2號超過(guò)設定值,就發(fā)出跳車(chē)信號,這樣,既保證了為0~8%時(shí),對應導葉開(kāi)度為30°;當輸出2機組的安全,又避免了因某一轉速測量探頭故障在8%~90%時(shí),對應導葉開(kāi)度為30°-90°而造成的誤動(dòng)作。當輸出2為90%~100%時(shí),對應導葉開(kāi)度為2.5操作站90°。輸出1為轉速控制,當輸出1為0操作站上完成了控制系統(風(fēng)機系統圖、空100%時(shí),對應轉速設定為5500~5700r/min壓機LO表)、趨勢、性能曲線(xiàn)圖、事件、報警、控當轉速控制器工作在性能設定狀態(tài)時(shí),性能控制器、打印屏幕等界面顯示,為操作人員提供了必制器的輸出1直接作為轉速控制器的給定信要的操作、監視和控制畫(huà)面。014年第2期趙麗云:CCC控制系統在空分3TY壓縮機上的應用633CCC控制系統亮點(diǎn)分析>1時(shí),實(shí)際流量小于喘振流量,壓縮機發(fā)生喘振;當S<1時(shí),實(shí)際流量大于喘振流量,壓縮機不控制系統的關(guān)鍵是喘振線(xiàn)的確定以及壓縮機會(huì )喘振。運行點(diǎn)的運算程序。如果喘振線(xiàn)或運行點(diǎn)不準要防止壓縮機發(fā)生喘振,必須在運行點(diǎn)到達確,將影響控制質(zhì)量,甚至造成誤跳車(chē)。CCC控喘振線(xiàn)之前就開(kāi)始動(dòng)作,即增加壓縮機的流量。制系統對壓縮機多項參數進(jìn)行分析控制,具有特CCC控制系統開(kāi)發(fā)了一個(gè)性能控制功能,即將喘殊的控制響應,使壓縮機安全、穩定、高效地運行。振線(xiàn)右移一個(gè)安全裕度(b),形成一條喘振控制3.1喘振線(xiàn)的確定線(xiàn),也稱(chēng)性能控制線(xiàn)(SCL)。安全裕度(b)的值可喘振線(xiàn)是CCC工程師現場(chǎng)測試后計算出來(lái)用下列公式計算的。用1臺計算機與控制系統相連,在壓縮機入b=6,+(nb,)+(b3 To x ds/dt)口導葉開(kāi)度保持不變時(shí),緩慢關(guān)小放空閥,使運行式中:b為安全裕度,是SCL與SLL之間的距離;點(diǎn)接近喘振線(xiàn)。檢測到初始喘振時(shí),用快速記錄b為初始安全裕度,是SCL與SLL之間的最小軟件記錄壓縮機參數(此時(shí)防喘振控制器中設定距離;b2為安全響應偏值,即每次探測到喘振的階梯響應(RT)功能會(huì )快速打開(kāi)放空閥使壓縮時(shí),SCL右移的距離;n為喘振次數累積值;b3為機快速遠離喘振狀態(tài)),此時(shí)記錄的初始喘振點(diǎn)微分響應系數;7mxdS/d為喘振接近度S的微就是這一導葉開(kāi)度對應的喘振點(diǎn)。改變導葉開(kāi)度分作用。進(jìn)行另一點(diǎn)的喘振實(shí)驗。在透平機導葉全行程范壓縮機運行點(diǎn)在性能控制線(xiàn)上是壓縮機的最圍內進(jìn)行3點(diǎn)以上喘振實(shí)驗。根據喘振點(diǎn),描繪佳工作狀態(tài),此時(shí):運行點(diǎn)與性能控線(xiàn)之間的距出壓縮機實(shí)際的喘振線(xiàn),并通過(guò)人為模擬工藝過(guò)離,即偏差(DEV)為0。偏差的數學(xué)表達式為程的擾動(dòng)對防喘振控制系統進(jìn)行精調。實(shí)驗完成DEV=1-b4(Z)-S。當運行點(diǎn)在壓縮機性能控后,CCC現場(chǎng)服務(wù)工程師計算出實(shí)際的喘振線(xiàn)并輸入到防喘振控制器中,形成喘振線(xiàn)(SL)制線(xiàn)上時(shí)DEV=0,此時(shí)性能控制器輸出不變;當工藝出現擾動(dòng),至使運行點(diǎn)移到性能控制線(xiàn)左側如圖3所示。時(shí),DEV<0,性能控制器將根據DEV值的大小打開(kāi)導葉閥,增加出口流量,使運行點(diǎn)右移,同時(shí)喘SOL SLL RTL SCL New SCL after振控制器將根據S的大小調整防喘振控制閥,使運行點(diǎn)回到性能控制線(xiàn)上;當運行點(diǎn)在性能控制線(xiàn)的右側時(shí),DEV>0,此時(shí)在性能控制器和喘振控制器的作用下,朝相反方向調整導葉閥和防喘振閥,保證運行點(diǎn)工作在性能控制線(xiàn)上3-。如果工藝擾動(dòng)較大,使比例積分(PI)和特殊微分(D)響應不足以消除干擾,CCC控制系,的階書(shū)的應功能叫快的防明助圖3喘振控制曲線(xiàn)圖之間,它與性能控制線(xiàn)之間的距離為RT。其數Figure 3 Surge control graph學(xué)表達式為RT =C,(TadS/dt-CO DEVRT3.2基本控制功能式中:C1為最大階梯響應;T為階梯響應時(shí)間常把空壓機運行點(diǎn)與喘振線(xiàn)之間的關(guān)系用喘振數;dS/dt為運行點(diǎn)的變化率;Co為階梯響應增接近度(S)變量表示。S是壓縮機喘振線(xiàn)上喘振益;DEVR7為階梯響應偏差點(diǎn)與坐標原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率和壓縮機運行點(diǎn)與坐標3.3特殊響應功能原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率之比。CCC控制系統具有完善的控制保護功能,控S約等于喘振流量與實(shí)際流量之比,即:S制系統中喘振線(xiàn)、性能控制線(xiàn)、階梯響應線(xiàn)等曲線(xiàn)Q/Q奕睬。當S=1時(shí),運行點(diǎn)在喘振線(xiàn)上;當S是動(dòng)態(tài)指標,機組發(fā)生喘振時(shí),曲線(xiàn)會(huì )自動(dòng)右移,云南化工2014年第2期以確保機組的安全運行。除圖3中的喘振線(xiàn)(SLL)、性能控制線(xiàn)(SCL)、階梯響應線(xiàn)(RTL)4應用效果外,還有自增益響應線(xiàn)(SOL)、閥門(mén)緊關(guān)線(xiàn)(TSL)CCC控制系統是國際上成功應用于旋轉設等響應線(xiàn)。SOL線(xiàn)位于SLL左側,TSL位于SCL備的控制系統,它減少甚至消除了喘振、超速及相右側,共有4個(gè)響應以完成機組的控制和保護。關(guān)危害事故的發(fā)生;既可延長(cháng)機組的使用壽命,降3.3.1PI控制響應低了生產(chǎn)成本,又提高了壓縮機的工作效率。當系統出現較小較平緩的擾動(dòng)時(shí),運行點(diǎn)緩CC控制系統使機組在任何狀態(tài)下不發(fā)生喘振,慢越到性能控制線(xiàn)的左側,P響應開(kāi)始動(dòng)作:將保護了機組的安全,同時(shí),也在低負荷下節省了動(dòng)回流閥打開(kāi),直至運行點(diǎn)回到性能控制線(xiàn)上,防喘力蒸汽。使用CCC控制系統后,開(kāi)車(chē)、停車(chē)實(shí)現振閥關(guān)死。P響應對于輕微工藝擾動(dòng)能夠給以了全自動(dòng)完成既提高了壓縮機組運行的可靠性,足夠的保護和控制5又降低了勞動(dòng)強度。CCC控制系統從2009年13.3.2階梯(RT)響應月投運,到現在4年多的時(shí)間里,運行安全、穩定當出現較快的工藝擾動(dòng),且P響應不足以消轉速波動(dòng)不超過(guò)3r/min。CCC控制系統增強了除時(shí),造成運行點(diǎn)越過(guò)RTL線(xiàn)。此時(shí),RT開(kāi)始動(dòng)設備和工藝的運行效率,減少了回流量、放空量作:快速打開(kāi)防喘振閥,使運行點(diǎn)右移,從而避免優(yōu)化了壓縮機的運行,避免了各種原因引起的跳喘振的發(fā)生5車(chē)事故3.3.3SOL自增益響應參考文獻在機組發(fā)生喘振,運行點(diǎn)越過(guò)自增益響應線(xiàn)1]解化化工分公司空分組.Q/JHJ3.SCBO15-2010SOL時(shí),性能控制線(xiàn)和RT響應線(xiàn)自動(dòng)向右移動(dòng)空分壓縮機崗位工藝操作法[M].云南:解化化工增加安全裕度,保護機組。在查明原因后可以手分公司,2010動(dòng)復位,各曲線(xiàn)恢復原位5。[2]美國壓縮機控制公司北京代表處.CCC公司壓縮機3.3.4TSL線(xiàn)響應喘振試驗規程[M].北京:美國壓縮機控制公司北當運行點(diǎn)在閥門(mén)緊關(guān)線(xiàn)(TSL)右側時(shí),喘京代表處,2006振控制器輸出為零,防喘振閥完全關(guān)閉;當運[3]美國壓縮機控制公司.防喘振控制器培訓參考資料行點(diǎn)位于閥門(mén)緊關(guān)線(xiàn)左側、性能控制線(xiàn)右側快易卡[M].美國壓縮機控制公司,2004[4]王飛.壓縮機喘振與3C防喘振控制器在壓縮機上時(shí),喘振控制器輸岀一固定數值,防喘振閥保的設計策略[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2013,231持一定開(kāi)度。這一提前開(kāi)啟量能夠消除防喘(3):52-49振控制響應的死區時(shí)間,同時(shí)又防止因閥門(mén)內[5]鄭愛(ài)國,孫立德.CCC防喘振控制系統在延遲焦化部卡滯而造成的影響,提高防喘振保護的能力富氣壓縮機節能方面上的運用[J].GM通用機械和速度5流體輸送及煉化技術(shù)專(zhuān)題,2012(2)Application of CCC Control System in Air Separation 3TY CompressorZHAO Li-yun( Jiehua Clean Energy Development Co. Ltd., Jiehua Chemical Branch, Kaiyuan 661699, China)Abstract: The composition of the soft and the hardware of CCC control system was introduced; By analyzing and introducing the determining method of surge line and the basic control function and specialsponse of control system, the control function and the control effect of CCC control system was introducedKey words: CCC Control System; Air separation; 3TY compressor; Surge; Overspeed protection sys