国产机组综合保护控制系统在空分内压缩机组中的应用

文国荣

(四川空分设备(集团)有限责任公司空分事业部)

国产机组综合保护控制系统在空分内压缩机组中的应用

文国荣

(四川空分设备(集团)有限责任公司空分事业部)

介绍国产T880机组综合保护控制系统应用于空分内压缩机组的控制功能、三重化冗余、防踹振措施及调速方法等。

机组综合保护控制系统 压缩机组 三重化冗余 调速

近几年，随着煤制油、煤制天然气、煤制烯烃及煤制合成氨等煤化工深加工技术的发展，对生产过程降低能耗、节约用水和节约资金方面提出了新要求，在环保方面也提出接近零排放的要求。因此，在煤化工工艺设计过程中对各个工段系统的参数要尽可能地进行精确计算和控制，对参数的检测速度要求刷新快，对人员和设备的保护要安全可靠，对装置要求尽可能稳定长周期工作，这就要求控制系统的选择和配置能够更好地满足生产过程的需要。以前的大型煤化工空分压缩机组控制系统主要从可靠性方面考虑，选用进口控制系统比较多。随着国产相关控制技术近20年的发展和不断完善，以及在各个工业装置上应用的验证，其可靠性已经有了保证，这也为该技术在煤化工行业的应用打下坚实基础，下面介绍国产机组综合保护(ITCC)控制系统T880在煤化工压缩机组中的应用情况。

1 国产ITCC控制系统

ITCC控制系统的主要功能有：防喘振控制、调速控制、抽汽控制、负荷分配与平衡、轴振动、轴位移、常规PID及参数检测控制等。三重冗余容错T880控制系统(图1)是北京和利时系统工程有限公司专为压缩机组控制系统开发的，本着安控分离的原则，系统具有安全、可靠、配置方便及控制周期短等特点，集成了世界领先的压缩机组控制算法。T880具有以下特点：

图1 T880安控分离控制系统逻辑结构示意图

a. 安控分离，即保护与控制相互分离;

b. SIL3级认证，保护部分获得TÜV莱茵SIL3级安全认证；

c. 快速响应，控制部分输入输出执行周期小于40ms；

d. 三重冗余容错(图2)；

e. 机组轴位移、温度、振动监控、顺序控制、机组及装置的联锁逻辑控制等。

图2 T880三重冗余容错原理结构框图

2 T880在压缩机组中的应用

2.1 压缩机防喘振控制器功能模块

T880系统的压缩机防喘振控制器功能模块满足API617标准，其功能包括：自动启动与加载、防喘振控制与保护、内嵌极限控制、自动停车与卸载、紧急停车与卸载、变送器故障退守策略等。

防喘振控制与保护的主要目的是避免压缩机因发生喘振对工艺操作造成巨大的扰动，甚至造成严重的设备损坏与停工。压缩机的喘振极限线SLL与压缩机组内部机械构造有关，防喘振模块采用五条线的控制与保护方法，如图3所示。

防喘振控制技术的特点是自动加载/卸载压缩机，配合速度控制器的一键启停机自动控制；对入口温度变化、入口压力变化和分子量变化进行有效、准确的补偿，保证喘振极限线SLL和运行点的计算准确、可靠；算法本身提供闭环防喘振PI响应，用于配合斜坡受控的减负荷过程，同时提供阶梯形的开环保护动作用于克服由任何设备的非正常因素导致的快速喘振逼近；防喘振控制算法本身内嵌有出口压力高极限，即使运行点离喘振控制线还很远(安全区)，但只要压力高于一定水平(在安全阀起跳值之下)，防喘振阀就自动打开，使压力下降，防止安全阀起跳，保证工艺操作的可靠性；内置的变送器故障退守策略——输出冻结算法，避免了因变送器或接线故障导致的工艺停车，最大限度地保证工艺的可靠性和连续性。

图3 防喘振控制与保护曲线

2.2 透平调速器功能模块

透平调速器功能模块满足API612标准，其功能包括：汽轮机的启动、升速、暖机、临界转速回避、转速调节控制(本地与串级)、失速跳车、超速限制、超速跳车和超加速跳车控制，实现了汽轮机良好的调速和超速保护控制功能。

3 结束语

国产机组综合保护控制系统T880通过三重化冗余控制和保护提高了系统控制的安全级别，通过防喘振和调速控制的结合满足了压缩机组的变工况动态防喘振控制与保护，通过轴振动、轴位移及超压等控制，保证机组平稳运行，减少了放散，达到了节能减排的目的。该系统已经在大型化工等项目上得到了广泛应用，如日照岚桥港口石化有限公司年产140万吨重催化装置(沈鼓离心压缩机、汽轮机拖动)等，同时国产化后投入成本大幅下降，备品备件提供方便等优势明显。

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1000-3932(2017)07-0700-02

2016-12-09，

2017-04-10)

文国荣(1964-)，高级工程师，从事空分装置生产过程的自动控制工作，2500681941@qq.com。