GERX3i在K101B新氢气压缩机组改造中的应用

韩明春，郭淑英，韩峰，孙义东

（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁沈阳110869）

GERX3i在K101B新氢气压缩机组改造中的应用

韩明春，郭淑英，韩峰，孙义东

（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁沈阳110869）

阐述了K101B新氢气压缩机组改造后的控制系统组成，以及GERX3i PLC控制系统的应用，能够完全兼容原机组的GE90-30PLC控制系统。

GERX3i；PLC控制系统；K101B新氢气压缩机

1　引言

K101B新氢气压缩机组是中石油大庆炼化公司加氢改质装置配套的重要设备。该项目的控制系统是GE90-30系列PLC，由于GE90-30已趋于淘汰，取而代之的是GE公司推出的更先进的产品。由于用户要求对原机组进行改造，改造后的压缩机组控制系统必须与原机组的控制系统完全兼容，并且是技术成熟、先进、高可靠性，能够完全满足新机组的各种压力、温度、液位等参数的检测、调节、显示、报警、联锁等功能。该控制系统的控制器、I/O模块、所有电源设备和网络通讯设备必须确保改造后的机组的安全可靠运行。经过对原机组的控制系统组成充分消化后，决定选用GERX3i系列PLC系统来完成对K101B新氢气压缩机组进行控制。

2　GERX3i PLC控制系统的主要特点

GERX3i PLC拥有模块化设计，卓越的网络和通讯能力与上位机通信，可以满足过程控制的各种需要。每个模块槽的双背板总线支持老系统的90-30背板总线和新的PCI总线；串行背板总线支持已有的系列90-30 I/O卡，使之很容易的移植到新系统中；在控制器中有梯形逻辑文档内存和机器文档（Word、Excel、PDF、CAD和其他未来发布的文件格式），减少停机时间，提高排除故障效率；支持高密度离散量I/O、通用模拟量（TC、RTD、应变仪、每个通道的电压电流组态）I/O、隔离模拟量I/O、高密度模拟量I/O、高速计数器；扩展I/O提供更广泛的特性，如快速处理、高级诊断机制和一系列可组态的中断，将新技术方便地集成到已经安装好的系统中，减少用户对于短期或者长期系统升级的顾虑，可以更灵活、更开放地升级或者转换。

3　K101 B新氢气压缩机组改造后的控制系统组成

K101B新氢气压缩机组控制系统由气路系统、冷却水系统、润滑油路系统等报警联锁系统组成。

3.1气路系统主要包括

工艺参数测量、联锁保护、压缩机机身振动、活塞杆下沉在线监测、气量调节电磁阀控制等。

3.1.1工艺参数测量

系指被压缩介质的温度、压力、液位等工艺参数。温度监测：指压缩机的进、排气温度、压缩机组轴承温度、电机轴承温度及电机定子温度、填料温度等；介质压力监测：指压缩机的进、排压力。液位监测：指压缩机各级分离器的液位、集液罐液位、水站水箱液位、机身油池液位、注油器液位、电机漏水控制等。

3.1.2联锁保护

机组开车联锁：润滑油压力正常：≥0.25 MPa（G）；压缩机组空负荷；工艺满足要求；盘车停止。

保护装置：压缩机机身上安装振动变送器，当振动超过报警及危险设定值时，去机组PLC控制系统公共报警及公共停机。

压缩机组的各级活塞杆上方，安装轴位移变送器，当活塞杆下沉超过报警设定值时，发出报警信号去机组PLC控制系统公共报警并去在线监测系统。

3.1.3负荷调节控制

压缩机气缸采用电磁阀控制的气动卸荷器作气量调节，卸荷器为指式，给气卸荷，2个电磁阀分别控制各级气缸的轴侧和盖侧，实现0～50%～100%3档调节。当各级气缸轴侧工作，盖侧不工作时，压缩机组50%负荷，当各级气缸轴侧和盖侧都不工作时，为0负荷，此时送给PLC系统信号，压缩机组方可允许启动。当各级气缸轴侧和盖侧都工作时，压缩机组100%负荷。

3.2冷却水系统组成

该系统的作用是给压缩机气缸、填料及冷却器等提供冷却水，由水箱、冷却器、温控阀等组成。为保证机组软化水温度、压力的要求，该系统分别设置了必要的测量仪表、控制仪表和安全仪表等。压力变送器将供水压力信号送入控制系统显示并监控：当压力变送器信号水压低于0.2 MPa（G）时，PLC控制系统发出报警信号，同时联锁启动辅助水泵；当该压力变送器信号水压高时，PLC控制系统发出报警信号，同时联锁停止辅助水泵。水箱装有温控阀、铂热电阻及电加热器，当水箱温度低时启动电加热器，当水箱温度高时停止电加热器。

3.3润滑油系统组成

该系统的作用是给机组提供润滑油，由润滑油箱、油冷却器、油过滤器、油箱等组成。为保证机组润滑油温度、压力的要求，润滑油系统也设置了必要的测量仪表、控制仪表和安全仪表。

3.3.1就地测量仪表

测量仪表包括：润滑油油箱液位测量、油温、油压测量仪表。

3.3.2控制仪表和安全仪表

控制仪表和安全仪表主要组成：润滑油油箱液位和温度报警、润滑油温度报警、润滑油过滤器差压报警、润滑油压力调节、润滑油辅助油泵起动、报警、联锁等回路。

润滑油温度报警回路：在润滑油冷却器出口管路上安装有铠装铂热电阻，用来检测润滑油温度，测温元件将油温信号送至控制室显示并监控。当油温高于报警设定值时，发出报警信号去机组PLC控制系统公共报警。

润滑油过滤器差压报警回路：该回路的作用是检查油过滤器的工作情况，当油过滤器差压超过正常差压时，说明油过滤器应该进行清洗了。差压开关将测得的油过滤器差压信号送至控制室监控，当差压超过设定值时，发出报警信号去机组PLC控制系统公共报警。

润滑油压力调节回路：在润滑油站出口总管上设有总管油压调节回路，通过阀后压力调节的自立式调节阀对油泵出口压力进行调节。调节的作用是提供机组稳定的润滑油压力和油量。

润滑油油压低报警、联锁回路及备用润滑油泵启动回路：润滑油油压低报警、联锁回路及备用润滑油泵启动回路由4个压力变送器组成，压力变送器将油压信号送入控制系统显示并监控：当其中1个压力变送器油压信号达到0.25 MPa（G）时，满足起动条件，将信号送入控制系统参与开车联锁；当该压力变送器信号油压低时，PLC控制系统发出报警信号，同时联锁启动辅助油泵；当该压力变送器信号油压高时，PLC控制系统发出报警信号；同时联锁停止辅助油泵。

当另外3个压力变送器油压信号低于0.15 MPa（G）时，控制系统除发出公共报警信号外，同时三取二去PLC控制系统公共联锁停机。

4　K101 B新氢气压缩机组改造后的控制系统配置

4.1电源设计总原则

该控制系统采用冗余供电方式，24VDC电源配置了反向二极管，继电器等元件的供电电源均配置了直流空开，并按梯度等级进行布置。机柜内卡件具有20%余量空间以便扩展。

4.2操作站

操作站的CPU采用Intel酷睿双核3.0 GHz、2GB内存、250GB的硬盘、带刻录光驱和1GB独立显卡，光电鼠标，标准键盘。操作站配置显示器（LCD），为22LCD，宽屏，分辨率不低于1280× 1024。

4.3通讯

配置光电转换器一对、单膜光纤通讯，通讯距离可达到1 km。

4.4组态软件

组态软件选用的是GERX3i的intouchV12无限点开发版，轻轻松松地将原机组的控制程序升级并且转换到新机组的控制系统中。

4.5GERX3i PLC卡件

基于K101B新氢气压缩机组改造后的控制系统的构成，对该机组PLC控制系统的I/O点数量进行统计，形成了该机组PLC控制系统软、硬件配置见表1。

4.6系统配置图

图1　系统配置区

表1　

5　结语

由于GERX3i PLC内部资源极其丰富，PLC采用的是“软器件”、“软触点”进行联锁，它并不改变PLC外部电路的结构，使电路简单化。该种联锁增加了PLC运算的条件，使得PLC在进行输出之前需要进行更多的安全可靠性判断，从而使系统的安全可靠性得到提高。通过系统保护程序的运行，使PLC能及时感知系统的故障，能更好的保护人身和设备的安全。由此可见K101B新氢气压缩机组改造后的控制系统利用GERX3i PLC系统上述提供的平台，通过编程、组态软件，对该机组的启停顺序进行控制，对各个系统画面在操作站上进行人机对话，对冗余的设备进行在线诊断、报警、自动切换及维修提示，完全能够满足机组的各项控制要求，并能实现与用户的上位机进行通讯。

Application of GERX3i in K101B Fresh Hydrogen Compressors Transformation

HAN Ming-chun，GUO Shu-ying，HAN Feng，SUN Yi-dong
（Shenyang Blower Works Group Corporation，Shenyang 110869，China）

This paper specified the structure of the control system after transformation for K101B fresh hydrogen compressors and the application of GERX3i PLC control system，which can be completely compatible with the original GE90-30 PLC control system.

GERX3i；PLC control system；K101B fresh hydrogen compressor

TH457

B

1006-2971（2015）02-0051-03

韩明春（1987-），男，助理工程师，现在沈阳鼓风机集团股份有限公司工作，曾多次获科技成果一、二、三等奖。主要研究方向为往复压缩机控制系统设计。

2014-10-11