24小时服务热线:

您所在的位置:

空压机程控中新型灵活体系的运用

2019-05-14

空压机程控中新型灵活体系的运用:

1、ECS-700是DCS系列之一,该系统具有组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范、调试方便、通用性强和运行可靠的特点。目前已在石油、化工、机械等制造领得到广泛应用。

空压机系统的有效控制不仅可以节省能源,还可以提高设备的使用寿命,对于整个空分过程有着重要的意义。DCS系统一般都采用双冗余的控制单元,当某一控制单元出现故障时,都会有相关的冗余实单元无扰动地切换到工作单元,可保证空压机系统安全可靠的运行。本文采用WedField ECS-700系统还提供了多人同时协同工作的功能,允许多个工程师管理一个项目,进一步提高了控制效率。

2、空压机系统

2.1空压机系统介绍

空压机系统就是对空气进行压缩,为后续设备提供不同压力等级的原料空气。对于空压机系统来讲,更基本的控制包括空压机电机启/停控制以及出口压力的恒压控制或恒流控制,具体采用恒流控制还是恒压控制需要根据工艺选择,大型空分系统一般采用恒压控制。其余的控制如空压机自动加载/卸载、防喘振控制、电机过载保护控制、空压机起动和事故连锁保护控制等均是为了机组的安全运行而设。

空压机系统中被控制的对象是两个阀门:入口导叶和防喘振阀。

2.2空压机系统的控制要求

对于空压机及系统的控制,一般需要考虑以下几个方面的控制:

(1)恒压控制原料空压机的作用就是满足工艺要求送出一个压力恒定的气流,为膨胀机、主换热器和分馏塔提供原料空气。

(2)防喘振控制喘振工况为空压机的非正常工况,是离心式压缩机特有的工况之一,很具破坏性。一旦空压机出现喘振,就会直接损坏空压机设备,严重的会造成空分停车。一般说来,压缩机的防喘振控制对象为防喘振阀。

(3)故障联锁逻辑控制为了避免设备被损坏,在空压机运行过程中,只要有一个被监控参数达到联锁值,须将空压机停车,此为空压机联锁控制的基本要求。

(4)辅助安全控制为了保证系统中各设备的安全,还需要加入安全的辅助控制,主要包括高压保护和电机过载的保护控制。

①高压保护控制,空压机出口压力过高,会对后续设备正常运行产生影响。因此需要对空压机的出口压力设置一个安全保护范围。入口导叶开度的调节并不能达到目的,采用保护调节器与防喘调节器一起作用调整放空阀的开度,保护出口压力在设定范围。②电机过载保护控制,通过电机过载保护控制器调节导叶减小负荷,防止空压机电动机超负荷工作。

3、空压机系统控制方案

3.1空压机的防喘振控制

空压机的出口流量与出口压力不匹配,即流量低或压力高时,就会造成空压机喘振。喘振的发生将导致严重后果:压缩机性能显著恶化、噪声加大和加剧整个机组的振动。当即空压机工作点即将进入喘振区时,降低出口压力或增加出口流量,可防止空压机进入喘振状态下运行。

还可以看出,若入口导叶开度不变,空压机流量和排气压力关系成一固定曲线。当排气压力增大,空压机操作点则沿该固定曲线移动,流量值易移至喘振区;若流量减少,空压机操作点也会沿该固定曲线移动,排气压力比值也极易移至喘振区。防喘振控制需要综合考虑压力(压比)和流量,形成一个设定值。该设定值随着上述各参数的变化而自动变化流量来调节。为避免压力大、流量小而引起喘振,可调节入口导叶的开度,使空压机的压力和流量维持在稳定工作范围内。导叶的控制在恒压控制时采用空压机出口压力控制入口导叶开度,在某些空压机中导叶受电机过载保护控制,一般采用电机过载保护回路输出和出口压力控制回路输出高选值通过反馈来控制导叶开度。

空压机防喘振控制的对象除了入口导叶,主要是控制防喘振阀。当空压机内压力或流量过大时,可以通过防喘振阀的快速开启来释放压力。DCS的空压机连锁程序可设定防喘振回路对连锁条件的相关参数,控制空压机防喘振阀的开合。

PIC_11为空压机的出口压力值,FIC_11Q为设定的合适的安全压力值,RS为空压机是否停车信号(采用逻辑值)。当空压机的出口压力大于设定的合适压力值,即机组运行过程中工作点进入安全线与喘振线之间时,防喘振阀失电,入口导叶慢慢关至一定角度(约为全开时的10%),压缩机不停机,空压机系统小负荷工作。当停车条件满足引起空压机停车,防喘振阀失电,快速打开,入口导叶慢慢全关。当空压机停车时一般要求防喘振阀从全关到全开的时间大约是(1~2)s.高性能的阀大约为0.5s从全关到全开。本控制系统采用浙江中控的ECS-700系统,支持20ms的高速扫描周期,适当调整控制线与喘振线之间的距离(如5%)是可行的。

3.2空压机系统的变流量控制

现在的大型空分工艺中,一般都能够在(75~105)%负荷进行变化,这就要求空压机负荷也能自动变化。在喘振控制范围内,设置一个串级调节回路去控制入口导叶的开度。串级的设定值由程序计算得出。

CALCU是程序计算块,根据具体情况编制内部程序,对于空分系统,编程时一般是从氧气产量进行折算,另外考虑分子筛系统切换时附加量进行编程。输出CAV作为PID调节器外部设定,然后经过PID运算去控制导叶阀门。

3.3空压机系统的联锁控制

空压机的连锁跳停是非常重要的连锁,涉及到空压机的设备安全问题。导致空压机联锁停车的条件因素有很多,如电机驱动轴轴承温度、电机驱动轴反向轴承温度、一~四级轴承温度、大齿轮轴承温度等是否大于设定值,一~四级x,y轴的振动幅度是否过高(是否大于82.5)等,这些值只要有一个不正常就会导致空压机系统联锁停车。当由于人为因素导致空压机系统故障时,可以通过急停按钮来实施空压机停车。

3.4 DCS控制的实现

(1)对被制系统工程进行创建。新建一个工程,并添加组态服务器控制器、操作节点和操作域。

新建工程工程:

创建者:数据库:路径:空压机系统zxl D:/SUPCON_PROJECT/Database.ini D:/SUPCON_PROJECT/空压机系统确定取消VFS ysBuilder -空压机系统文件(F)编辑(E)查看(V)帮助(H)空压机系统组态服务器全局默认配置控制域组态操作域组态工程师zxl操作域

(2)对被控制对象进行组态,登录组态软件,如所示。

登录zxl空压机系统工程师:密码:数据库:工程:D:/SUPCON_PROJECT/Database.ini确定取消

(3)将控制器从组态服务器打开,把需要测量的位号加入位号表,并进行用户程序编程。然后将操作域从组态服务器打开,添加操作小组,进行流程图编辑,报警设置等。

(4)流程图完成后,进入监控软件,对现场被控制系统实施实时监控。监控系统设置三级权限,分别为操作员级、工程师级、管理员级,每个人对应一个的用户名和密码,各等级说明如下:操作员级:可巡视监控画面查看相关记录,确认报警。

工程师级:在操作员级之上,还可以进行变量输入、遥控操作。

管理员级:在工程师级之上,
还可以进行用户管理。