和利时透平压缩机系统-T880系统-内.ppt

透平压缩机综合控制系统 （T810/T880）,装备市场：邓荣辉,ITCC概述 T810/T880系统介绍 T810/T880对手介绍 市场定位,ITCC概述,Integrated Turbine Compressor Control system -ITCC 压缩机/透平综合控制系统 将压缩机的压力、流量、防喘振控制，透平调速，透平转速超调保护集中在一起，方便控制，管理。,透平压缩机概述,透平压缩机的分类 透平式压缩机是一种叶片式旋转机械，它利用叶片和气体的相互作用，提高气体的压力和动能，并利用相继的通流元件使气体减速，将动能转变为压力的提高。一般透平式压缩机可以进行如下分类 a按气体主要运动方向分： 离心式气体在压缩机内大致径向流动 轴流式气体在压缩机内大致沿平行于轴线方向流动 轴流离心组合式有时在轴流式的高压段配以离心式段，形成轴流、离心组合式压缩机,透平压缩机概述,b按排气压力PD分： 通风机：Pd1.42*104N/M2（表压） 鼓风机：Pd=1.42*1042.45*105N/m2 压缩机：Pd2.45*105N/m2,透平压缩机概述,c/按用途和被处理的介质命名 如：化工透平式压缩机、制冷压缩机、高炉鼓风机、空气压缩机、二氧化碳压缩机、天然气压缩机、氮氢合成气压缩机的,离心式和轴流式压缩机相比各优缺点,轴流式压缩机具有效率高（设计工况下绝热效率可比离心式高出5%10%）、流量大等优点，但排气压力不高，稳定工作范围窄，对工质中的杂质敏感，叶片易受磨损； 离心式压缩机侧不同，除效率比轴流式压缩机低下，可以达到很高的排气压力，允许输送较小的流量。,压缩机厂商,国内 沈阳鼓风机集团（沈鼓）、陕西鼓风机集团（陕鼓） 国外 GE、西门子、三井、埃雷奥特、曼透平 空分厂家 国内：杭氧、川空、中国空分、开空 国外：法液空、林德,轴流压缩机,T810/T880应用领域,冶金行业（钢铁）： 高炉鼓风机、制氧厂（空分机组） 石油化工行业： 炼油装置、乙烯装置、合成氨装置、尿素装置和天然气装置 煤化工行业（甲醇、尿素）： 合成气压缩机、循环气压缩机、冷激气压缩机、氨冷冻压缩机、丙烯压缩机 化肥行业： 合成气压缩机、CO2压缩机,HOLLYSYS（CCS）系统介绍,和利时公司涉足装备制造业十余年，拥有T810、T880、T80 等多种透平压缩机控制专利产品；并培养了一支集方案设计、系统成套、软件组态、现场调试、用户培训和售后服务为一体的近百人的装备业工程服务队伍。,旧的分散控制系统,Hollysys T880 (ITCC),T880系统（CCS）架构图,快速任务与慢速任务在不同的CPU内运行，保证快速任务的实时性,快速回路控制速度快，典型应用控制周期20mS,通用DCS结构，通讯功能强大，支持远程IO,根据压缩机控制系统点数特征设计专用控制模块，进行压缩机系统关键回路设计,整个系统冗余配置，关键回路3冗余配置,保护与控制独立，提高系统安全性,IO采集速度快，数据更新时间2mS,T880系统配置简图,T880系统图片,CCS系统控制目标,控制系统应保证透平和压缩机在安全条件下运行，并能提供持续的喘振防护 喘振防护功能在保证安全的同时，尽量不引起工艺的波动，不带来能源的浪费 控制系统应保证透平/压缩机组在非计划停机期间不发生误停机 最大程度提高机组运行效率 ITCC机组控制系统必须是整个装置控制系统的一部分，ITCC必须能够方便地实现与DCS和其他控制设备进行通讯 压缩机控制必须执行所有日常工作，以便给操作员提供更多的时间用于工艺生产。并备有容错功能(对误操作可自动保护)，协助操作员顺利开车,CCS系统功能介绍,透平压缩机控制功能可分为： 透平转速控制（SIC） 压缩机性能控制（PIC） 压缩机喘振控制（UIC） 自保联锁逻辑控制（ESD） 辅助控制（如：工艺参数监视、顺序控制、耦合控制）等。,透平转速控制（SIC）,精确的转速测量，测量精度0.01%。 三冗余测速模块，具备超速保护功能。 临界转速控制。 自动升速曲线 自动暖机、自动升速。 透平试验，及转速控制仿真功能。,透平转速控制（SIC）,压缩机性能控制（PIC）,定风量控制：把风机的 送风流量作为测量值， 控制汽轮机的转速从而 达到满足工艺需要的送 风流量。 定风压控制：把风机的 排气压力作为测量值， 通过调节汽轮机转速， 从而达到满足工艺需要 的压力。 静叶控制：对于全静叶 可调轴流压缩机，可通 过静叶定位串级调节系 统，改变静叶角度，实 现对风机流量，或压力 的自动调节。 冷凝器液位控制 蒸汽密封系统控制 工艺和辅机上的其他工艺 参数控制,压缩机喘振控制（UIC）,喘振是压缩机固有的一种特性，是压缩机与管道耦合后的振荡现象。它反映在当压缩机的流量减少到某一数值时，压缩机出现的极不稳定工况，它引起机组的剧烈震动，从而造成叶轮的断裂，压缩机密封损坏的可能。喘振过程如下图： D工作点在性能上移动 E工作点接近喘振极限 A工作点进入喘振区 B工作点流向逆转，出口 压力急剧下降 C工作点重新建立流动压降 A工作点压缩机恢复流量与压力 A-B-C-A循环反复称为一个喘振周期，喘振周期大概0.5-3s时间。,防喘控制策略,各种控制线： 喘振极限线SLL（Surge Limit Line）: 压缩机在不同的工况下有不同的性能 曲线，每一条性能曲线都有一个喘振 极限点，所有这些点构成了一条喘振 极限线SLL。 喘振控制线SCL(Surge Control Line): 为防止喘振发生，防喘振控制算法在 喘振极限线SLL 右边设置了一个可变 的安全裕量，这样就可以在操作点到 达喘振极限线之前开始动作，增加压 缩机的流量。 阶梯响应线SRL(Step Response Line): SRL 规定一个操作极限，如果操作点超 过这个极限，防喘控制算法将快速打开 防喘振控制阀。SRL 位于SCL 与SLL 之 间。 安全保险线SOL(Safety On Line): SOL 定义一个操作极限，如果操作点超 过这个极限，则表明压缩机已经正在发 生喘振，安全保险响应将增加喘振控制 线的裕度,迅速制止喘振。,防喘控制策略,防喘振控制功能： PID控制功能： 当操作点越过喘振控制线 SCL时，PID控制器将打 开防喘阀。对于较小的扰 动，PID控制能提供足够 的保护。 自适应增益功能： 当操作点快速向SCL移动 时，自适应的增益将SCL 向操作点移动，使PI控制 器尽早做出响应。 阶梯响应功能： 对于一个较大较快的扰动， 操作点瞬间越过了SCL 左 边的SRL， 则阶梯响应会 快速叠加一个阶跃信号到PI 控制器，迅速打开防喘振阀， 以增加足够的流量来防止喘振。,防喘控制策略,安全保险响应功能： 因意外情况，如：组态错 误、过程变化、工艺过程 严重波动，使压缩机的操 作点越过SLL线和SOL 线 而发生喘振，则安全保险 响应就会重新规定喘振控 制裕度，使喘振控制线右 移，增加SCL 与SLL 之间 的距离，在一个喘振周期 内将喘振止住。 多种喘振控制模式： 喘振控制具备手动、半自 动、自动三种控制模式， 满足不同工况下的控制需 求。在半自动方式下，防 喘控制指令为手动、自动 的高选值，三种控制方式 无扰切换。,自保联锁逻辑控制（ESD）,启动联锁： 存在任何停车条件； 润滑油压力正常： 轴与轴瓦间建立足够的油膜； 润滑油温度正常： 更好地建立油膜； 调速油、动力油压正常： 保证调速系统正常工作； 油槽油位正常： 保证足够的润滑油、调速油等； 盘车停止： 脱开盘车电机； 防喘振阀全开： 避免开车过程中出现喘振。 其它工艺系统的启动条件： 如进出口阀的打开或关闭。,自保联锁逻辑控制（ESD）,停车联锁： 轴位移过高 轴振动过高 转速过高 润滑油压力低 调速油压力低 轴瓦温度过高 密封系统联锁 逆流保护联锁,辅助控制,解耦控制： 对于有性能控制的机组，通常会通过调节压缩机的速度或入口调节阀的开度来满足工艺要求。当压缩机进入喘振调节时，有时性能控制会同时要求减小流量（如性能控制变量为入口压力时），两个控制回路是互相反作用的，从而造成系统的不稳定，使机组更加接近喘振。解耦功能将性能控制和喘振控制各自的输出加权到对方的控制响应中去，从而实现两个控制回路协调动作，迅速稳定系统。,辅助控制,阀门流量型线修正： 阀门流量的非线性大 大影响转速控制、防 喘控制的线性，及精 度；通过逻辑组态， 可以对透平调节阀、 主防喘阀、副防喘阀 流量型线进行修正， 提高机组运行稳定性。,辅助控制,润滑油泵及加热器控制 动力油泵及加热器控制 顺序控制：各种油泵、电机的启动操作 轴系参数监视 盘车控制 电动送风阀控制 汽轮机运行参数检测 汽轮机冷凝液位控制,辅助控制,业绩,T810/T880竞争对手,北京康吉森自动化设备技术有限公司 上海黑马控制系统有限公司（黑马+CCC） 罗克韦尔（ICS） 西门子PLC（400+300）,康吉森TS3000,国内市场占有率高，工程经验多,采用3冗余的单卡硬件结构，硬件模块可热备冗余配置,通讯可冗余配置，通讯功能强大，一体化方便。,全面从安全角度设计的系统部件，部分板卡通过SIL3认证,主控采用3-2-1-0高可用率的降级方式,部分模块具有SIL3认证，可做ESD,系统结构简单，配置方便,HIMA+CCC,通过多任务操作系统，将快速任务与慢速任务分开运行，一定程度上保证快速任务的实时性,快速回路控制速度快，典型应用运行周期不大于10mS,慢速回路可通过ProfiBus DP扩展远程IO，远程IO系统规模最多可达1000点,快速回路通过本地快速综合IO卡采集，最快采集速率可达2mS,根据压缩机控