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(yàn)交流CCC控制系統(tǒng)在空分3TY壓縮機(jī)上的應(yīng)用趙麗云(云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司,云南開遠(yuǎn)661699)摘要:介紹了CCC控制系統(tǒng)軟、硬件的構(gòu)成;通過對喘振線的確定方法以及控制系統(tǒng)的基本控制功能和特殊響應(yīng)等情況的分析和介紹,闡述了CCC控制系統(tǒng)的控制功能和控制效果。關(guān)鍵詞:CCC控制系統(tǒng);空分;3TY壓縮機(jī);喘振中圖分類號:TQ056文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1004275X(2014)02006104解化化工分公司空分3TY壓縮機(jī)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(jī)組,該機(jī)組為單軸型離心式七、八級壓縮,使空氣壓力達(dá)到2.41MPa,溫度<壓縮機(jī),它由凝汽式汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。離心式壓縮機(jī)130℃。經(jīng)出口閥和止逆閥送到凈化轉(zhuǎn)化崗位,富具有輸氣量大,易損部件少,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),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?dú)狻嚎s機(jī)如果控制不好,在某些狀況下運(yùn)行就會(huì)發(fā)1.2蒸汽流程生喘振。喘振使機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng),嚴(yán)重時(shí)可使密封過熱蒸汽來自中壓蒸汽管網(wǎng),經(jīng)過速關(guān)節(jié)損壞,甚至?xí)馆S瓦、葉輪乃至整個(gè)機(jī)組損壞。為流閥(2301)、調(diào)節(jié)汽閥(SV-6801)進(jìn)人汽輪了使機(jī)組安全高效地運(yùn)行,選用美國壓縮機(jī)控制機(jī)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(tǒng)對機(jī)組進(jìn)行控制,它可以提管內(nèi)循環(huán)冷卻水換熱,變?yōu)槟Y(jié)水。經(jīng)冷凝液高壓縮機(jī)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(jié)水故的發(fā)生,還可以延長機(jī)組的使用壽命,降低生產(chǎn)管網(wǎng)成本2控制系統(tǒng)的軟、硬件構(gòu)成13TY壓縮機(jī)組工藝流程簡介CCC控制系統(tǒng)是實(shí)時(shí)、多任務(wù)、開放式系3TY壓縮機(jī)組利用3.0MPa過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)統(tǒng),采用先進(jìn)的安全型CPCⅠ總線構(gòu)架、雙重化NH32/02凝汽式汽輪機(jī)做功,為離心式壓縮機(jī)提供動(dòng)力。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉輪因旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力冗余容錯(cuò)的硬件體系。CCC控制系統(tǒng)的供電采用雙電源,其中:交流供電系統(tǒng)加裝了兩個(gè)浪涌使空氣得到動(dòng)能,經(jīng)擴(kuò)壓管將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力,使保護(hù)器,以提高交流電源的質(zhì)量;直流供電系統(tǒng)空氣壓力得到提高對數(shù)字量輸入回路、數(shù)字量輸出回路、超速保護(hù)1.1空氣流程系統(tǒng)供電回路、控制器供電回路、隔離器供電回空氣進(jìn)入自潔式空氣過濾器除去機(jī)械雜質(zhì)、路單獨(dú)供電,而且每個(gè)回路都是雙電源供電,中灰塵后,經(jīng)導(dǎo)葉裝置進(jìn)入壓縮機(jī)低壓缸。一級壓間用二極管隔離,以確保兩路供電互不干擾。縮后進(jìn)入一級中間冷卻器降溫,接著,進(jìn)入二級壓CCC控制系統(tǒng)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(hù)系統(tǒng)( Guardian)和一臺縮,接著,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(jī)械控制運(yùn)用收稿:201401-13作者簡介: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(hù)軟件和人機(jī)界面軟件等速度控制和性能控制3個(gè)模塊,分別實(shí)現(xiàn)喘振軟件包組成。應(yīng)用軟件包中包括防喘振控制、控制、轉(zhuǎn)速控制及性能控制。如圖1所示。SC6310Pv:207SP:2250M的MPagP:2531廠:10性能壓力高腿防喘擷壓力高暖機(jī)3定轉(zhuǎn)速253928.70121000納出2圖1控制器Figure 1 Controller2.1喘振控制號。通過轉(zhuǎn)速控制器控制轉(zhuǎn)速,使整個(gè)機(jī)組工喘振控制器(UZ-6010)是通過對壓縮機(jī)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(shù)的檢測,并進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算后,得出代表壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行點(diǎn)(OP)PdS>1運(yùn)行點(diǎn)與通過喘振實(shí)驗(yàn)得出的喘振線(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(shè)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(diào)速閥(V6801)對汽輪機(jī)入口蒸汽量進(jìn)行調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制。流量:QQ22.3性能控制圖2性能曲線圖在性能控制器(PIC-6010)中,通過軟件組Fi2 Performance curves態(tài)將喘振控制線(SLL)向右移一個(gè)安全裕度(b),形成一條性能控制線(SCL),如圖2所示。壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)與性能控制線比較后改變控2.4超速保護(hù)系統(tǒng)制輸出,確保壓縮機(jī)工作在性能控制線上。性超速保護(hù)系統(tǒng)通過3個(gè)轉(zhuǎn)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(xiàn)3選2控制。3個(gè)轉(zhuǎn)速信號中,若有兩個(gè)信1和輸出2)。輸出2控制導(dǎo)葉開度,當(dāng)輸出2號超過設(shè)定值,就發(fā)出跳車信號,這樣,既保證了為0~8%時(shí),對應(yīng)導(dǎo)葉開度為30°;當(dāng)輸出2機(jī)組的安全,又避免了因某一轉(zhuǎn)速測量探頭故障在8%~90%時(shí),對應(yīng)導(dǎo)葉開度為30°-90°而造成的誤動(dòng)作。當(dāng)輸出2為90%~100%時(shí),對應(yīng)導(dǎo)葉開度為2.5操作站90°。輸出1為轉(zhuǎn)速控制,當(dāng)輸出1為0操作站上完成了控制系統(tǒng)(風(fēng)機(jī)系統(tǒng)圖、空100%時(shí),對應(yīng)轉(zhuǎn)速設(shè)定為5500~5700r/min壓機(jī)LO表)、趨勢、性能曲線圖、事件、報(bào)警、控當(dāng)轉(zhuǎn)速控制器工作在性能設(shè)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(zhuǎn)速控制器的給定信要的操作、監(jiān)視和控制畫面。014年第2期趙麗云:CCC控制系統(tǒng)在空分3TY壓縮機(jī)上的應(yīng)用633CCC控制系統(tǒng)亮點(diǎn)分析>1時(shí),實(shí)際流量小于喘振流量,壓縮機(jī)發(fā)生喘振;當(dāng)S<1時(shí),實(shí)際流量大于喘振流量,壓縮機(jī)不控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是喘振線的確定以及壓縮機(jī)會(huì)喘振。運(yùn)行點(diǎn)的運(yùn)算程序。如果喘振線或運(yùn)行點(diǎn)不準(zhǔn)要防止壓縮機(jī)發(fā)生喘振,必須在運(yùn)行點(diǎn)到達(dá)確,將影響控制質(zhì)量,甚至造成誤跳車。CCC控喘振線之前就開始動(dòng)作,即增加壓縮機(jī)的流量。制系統(tǒng)對壓縮機(jī)多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析控制,具有特CCC控制系統(tǒng)開發(fā)了一個(gè)性能控制功能,即將喘殊的控制響應(yīng),使壓縮機(jī)安全、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。振線右移一個(gè)安全裕度(b),形成一條喘振控制3.1喘振線的確定線,也稱性能控制線(SCL)。安全裕度(b)的值可喘振線是CCC工程師現(xiàn)場測試后計(jì)算出來用下列公式計(jì)算的。用1臺計(jì)算機(jī)與控制系統(tǒng)相連,在壓縮機(jī)入b=6,+(nb,)+(b3 To x ds/dt)口導(dǎo)葉開度保持不變時(shí),緩慢關(guān)小放空閥,使運(yùn)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。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(jī)參數(shù)(此時(shí)防喘振控制器中設(shè)定距離;b2為安全響應(yīng)偏值,即每次探測到喘振的階梯響應(yīng)(RT)功能會(huì)快速打開放空閥使壓縮時(shí),SCL右移的距離;n為喘振次數(shù)累積值;b3為機(jī)快速遠(yuǎn)離喘振狀態(tài)),此時(shí)記錄的初始喘振點(diǎn)微分響應(yīng)系數(shù);7mxdS/d為喘振接近度S的微就是這一導(dǎo)葉開度對應(yīng)的喘振點(diǎn)。改變導(dǎo)葉開度分作用。進(jìn)行另一點(diǎn)的喘振實(shí)驗(yàn)。在透平機(jī)導(dǎo)葉全行程范壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)在性能控制線上是壓縮機(jī)的最圍內(nèi)進(jìn)行3點(diǎn)以上喘振實(shí)驗(yàn)。根據(jù)喘振點(diǎn),描繪佳工作狀態(tài),此時(shí):運(yùn)行點(diǎn)與性能控線之間的距出壓縮機(jī)實(shí)際的喘振線,并通過人為模擬工藝過離,即偏差(DEV)為0。偏差的數(shù)學(xué)表達(dá)式為程的擾動(dòng)對防喘振控制系統(tǒng)進(jìn)行精調(diào)。實(shí)驗(yàn)完成DEV=1-b4(Z)-S。當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)在壓縮機(jī)性能控后,CCC現(xiàn)場服務(wù)工程師計(jì)算出實(shí)際的喘振線并輸入到防喘振控制器中,形成喘振線(SL)制線上時(shí)DEV=0,此時(shí)性能控制器輸出不變;當(dāng)工藝出現(xiàn)擾動(dòng),至使運(yùn)行點(diǎn)移到性能控制線左側(cè)如圖3所示。時(shí),DEV<0,性能控制器將根據(jù)DEV值的大小打開導(dǎo)葉閥,增加出口流量,使運(yùn)行點(diǎn)右移,同時(shí)喘SOL SLL RTL SCL New SCL after振控制器將根據(jù)S的大小調(diào)整防喘振控制閥,使運(yùn)行點(diǎn)回到性能控制線上;當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)在性能控制線的右側(cè)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(diào)整導(dǎo)葉閥和防喘振閥,保證運(yùn)行點(diǎn)工作在性能控制線上3-。如果工藝擾動(dòng)較大,使比例積分(PI)和特殊微分(D)響應(yīng)不足以消除干擾,CCC控制系,的階書的應(yīng)功能叫快的防明助圖3喘振控制曲線圖之間,它與性能控制線之間的距離為RT。其數(shù)Figure 3 Surge control graph學(xué)表達(dá)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(yīng);T為階梯響應(yīng)時(shí)間常把空壓機(jī)運(yùn)行點(diǎn)與喘振線之間的關(guān)系用喘振數(shù);dS/dt為運(yùn)行點(diǎn)的變化率;Co為階梯響應(yīng)增接近度(S)變量表示。S是壓縮機(jī)喘振線上喘振益;DEVR7為階梯響應(yīng)偏差點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率和壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)與坐標(biāo)3.3特殊響應(yīng)功能原點(diǎn)連線的斜率之比。CCC控制系統(tǒng)具有完善的控制保護(hù)功能,控S約等于喘振流量與實(shí)際流量之比,即:S制系統(tǒng)中喘振線、性能控制線、階梯響應(yīng)線等曲線Q/Q奕睬。當(dāng)S=1時(shí),運(yùn)行點(diǎn)在喘振線上;當(dāng)S是動(dòng)態(tài)指標(biāo),機(jī)組發(fā)生喘振時(shí),曲線會(huì)自動(dòng)右移,云南化工2014年第2期以確保機(jī)組的安全運(yùn)行。除圖3中的喘振線(SLL)、性能控制線(SCL)、階梯響應(yīng)線(RTL)4應(yīng)用效果外,還有自增益響應(yīng)線(SOL)、閥門緊關(guān)線(TSL)CCC控制系統(tǒng)是國際上成功應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)設(shè)等響應(yīng)線。SOL線位于SLL左側(cè),TSL位于SCL備的控制系統(tǒng),它減少甚至消除了喘振、超速及相右側(cè),共有4個(gè)響應(yīng)以完成機(jī)組的控制和保護(hù)。關(guān)危害事故的發(fā)生;既可延長機(jī)組的使用壽命,降3.3.1PI控制響應(yīng)低了生產(chǎn)成本,又提高了壓縮機(jī)的工作效率。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)較小較平緩的擾動(dòng)時(shí),運(yùn)行點(diǎn)緩CC控制系統(tǒng)使機(jī)組在任何狀態(tài)下不發(fā)生喘振,慢越到性能控制線的左側(cè),P響應(yīng)開始動(dòng)作:將保護(hù)了機(jī)組的安全,同時(shí),也在低負(fù)荷下節(jié)省了動(dòng)回流閥打開,直至運(yùn)行點(diǎn)回到性能控制線上,防喘力蒸汽。使用CCC控制系統(tǒng)后,開車、停車實(shí)現(xiàn)振閥關(guān)死。P響應(yīng)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(jī)組運(yùn)行的可靠性,足夠的保護(hù)和控制5又降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。CCC控制系統(tǒng)從2009年13.3.2階梯(RT)響應(yīng)月投運(yùn),到現(xiàn)在4年多的時(shí)間里,運(yùn)行安全、穩(wěn)定當(dāng)出現(xiàn)較快的工藝擾動(dòng),且P響應(yīng)不足以消轉(zhuǎn)速波動(dòng)不超過3r/min。CCC控制系統(tǒng)增強(qiáng)了除時(shí),造成運(yùn)行點(diǎn)越過RTL線。此時(shí),RT開始動(dòng)設(shè)備和工藝的運(yùn)行效率,減少了回流量、放空量作:快速打開防喘振閥,使運(yùn)行點(diǎn)右移,從而避免優(yōu)化了壓縮機(jī)的運(yùn)行,避免了各種原因引起的跳喘振的發(fā)生5車事故3.3.3SOL自增益響應(yīng)參考文獻(xiàn)在機(jī)組發(fā)生喘振,運(yùn)行點(diǎn)越過自增益響應(yīng)線1]解化化工分公司空分組.Q/JHJ3.SCBO15-2010SOL時(shí),性能控制線和RT響應(yīng)線自動(dòng)向右移動(dòng)空分壓縮機(jī)崗位工藝操作法[M].云南:解化化工增加安全裕度,保護(hù)機(jī)組。在查明原因后可以手分公司,2010動(dòng)復(fù)位,各曲線恢復(fù)原位5。[2]美國壓縮機(jī)控制公司北京代表處.CCC公司壓縮機(jī)3.3.4TSL線響應(yīng)喘振試驗(yàn)規(guī)程[M].北京:美國壓縮機(jī)控制公司北當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)在閥門緊關(guān)線(TSL)右側(cè)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(dāng)運(yùn)[3]美國壓縮機(jī)控制公司.防喘振控制器培訓(xùn)參考資料行點(diǎn)位于閥門緊關(guān)線左側(cè)、性能控制線右側(cè)快易卡[M].美國壓縮機(jī)控制公司,2004[4]王飛.壓縮機(jī)喘振與3C防喘振控制器在壓縮機(jī)上時(shí),喘振控制器輸岀一固定數(shù)值,防喘振閥保的設(shè)計(jì)策略[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2013,231持一定開度。這一提前開啟量能夠消除防喘(3):52-49振控制響應(yīng)的死區(qū)時(shí)間,同時(shí)又防止因閥門內(nèi)[5]鄭愛國,孫立德.CCC防喘振控制系統(tǒng)在延遲焦化部卡滯而造成的影響,提高防喘振保護(hù)的能力富氣壓縮機(jī)節(jié)能方面上的運(yùn)用[J].GM通用機(jī)械和速度5流體輸送及煉化技術(shù)專題,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