空分车间二压站6 机控制系统升级改造.pdf

空分车间二压站 6 机控制系统升级改造 王 鑫 丛龙海 乔 祯 中国石油大连石化公司 摘 要 根据空分车间二压站 6 机的随机资料和控制原理图 通过自主设计和编程 整合机组 IO 点数 利用 PLC 进行控制 保证了机组的安全稳定运行 关键词 喘振控制 恒压控制 机组状态 中图分类号 TH865 文献标识码 B 文章编号 1000 3932 2017 07 0707 02 中国石油大连石化公司空分车间二压站 6 机原为美国某公司生产的离心式压缩机 于 1996 年投 用 出 口 能 力 可 达 0 79MPa 正 常 工 况 18 000m3 h 转速最高 28 994r min 主要保证全 厂管网风压正常 原机组由就地操作盘和单板机 进行控制 目前已使用 20 年 电子元器件部分老 化严重 同时由于其操作记录 历史记录和事件记 录功能不完善 因此公司决定对它进行升级改造 根据随机资料和控制原理图 通过自主化设计 编 程 实现机组的安全平稳运行 本项目配置了美 国 AB 公司的 PLC 控制器 通过触摸屏人机接口 实现了机组状态信号的监视和控制 1 机组现状 离心式压缩机的工作原理是气体进入离心式 压缩机的叶轮后 在叶轮叶片的作用下 既随着叶 轮做高速旋转 又在旋转离心力的作用下向叶轮 出口流动 并受到叶轮的扩压作用 其压力能和动 能均得到提高 气体进入扩压器后 动能又进一步 转化为压力能 气体再通过弯道 回流器流入下一 级叶轮进一步压缩 从而使气体压力达到工艺所 需的要求 现有机组设置了就地仪表盘启动 机组本身 主要有 3 个电机定子温度 两个电机轴承温度 两 个润滑油温度 1 个润滑油压力 3 个排气压力 4 个振动 4 个位移和 1 个电机电流模拟量信号显 示 对电机状态 油泵 入口导叶和放空阀的控 制 保证了机组的安全平稳运行 2 机组控制设计 机组控制设计主要包括恒压控制 喘振控制 油泵控制 机组的加卸载控制和机组的停机控制 2 1 恒压控制 空压机恒压控制系统由机组的 4 级出口压 力 电机电流来实现对机组的入口导叶和放空阀 的控制 以保证下游装置用风压力稳定 通过常 规的 PID 调节入口导叶和放空阀 保证 4 级出口 压力稳定 入口导叶和放空阀不同时在 PID 自动模式 以电机电流低值 CLL 为分界点 电机电流体现出 入口流量的变化 当电机电流值不小于 CLL 值时 放空阀全关 自动调节入口导叶 当电机电流值 小于 CLL 值时 入口导叶保持当前开度 发生 CLL 时 不变 自动调节放空阀 直到电流不小于 CLL 值 当电机电流值不小于 CLH 值 电机电流 高值 时 入口导叶开度不再增大 当电机电流不 小于 CLHH 值 电机电流高高值 时 入口导叶将 以一定速率关闭 转入 PID 手动模式 直到电流小 于 CLHH 值 2 2 喘振控制 喘振是当压缩机组的流量降到低于最小值时 出现的一种突然逆流的现象 在喘振区域运行将 会导致机组损坏 喘振控制器通过保持压缩机的 流量在最小流量即喘振流量以上来防止出现喘 振 最小流量是靠调节压缩机出口控制阀将气体 循环回压缩机入口来实现的 对于离心式和轴流 707 第 7 期 王 鑫等 空分车间二压站 6 机控制系统升级改造 作者简介 王鑫 1976 工程师 从事石油化工行业仪表专业管理工作 联 系 人 丛龙海 1983 工程师 从事石油化工行业仪表专业管理工作 conglh dl petrochina com cn 式压缩机 当入口吸入气体流量不能保持正常流 量 维持正常压力时 会导致压缩机排出管中压力 比内部压力高 气体发生瞬间倒流 发生喘振 当 喘振发生时 气体的倒流又使得排出管件气体压 力降低 内部压力升高 这样气体流量又恢复 等 到出口压力升高达到喘振点时 下一喘振循环开 始 直到有外部作用打破这种循环 否则喘振会一 直持续下去 在压缩机的喘振过程中 压缩机的 入口流量和出口压力会周期性地波动 造成压缩 机入口和出口的温度急剧升高 机体振动增大 出 口压力波动 使生产造成波动 严重时会损坏压缩 机本体 使整个生产装置停工 2 3 油泵控制 机组设置一台辅油泵 在开启主电机前 通过 触摸屏手动启动辅油泵 当油压大于 124kPa 时 允许 启 动 主 电 机 主 电 机 运 行 后 油 压 大 于 170kPa 且持续超过 30s 油泵自动停止 主电机停 止后油泵自动启动 主电机停止状态的判断根据 两个条件 电气主电机控制触点反馈和主电机电 流小于 5A 两个条件满足一个即启动油泵 3 改造重点 3 1 电机电流 电气专业来的电流互感器信号为 0 5A 实 际电流为 0 300A 通过增加电流变送器 将 0 5A 的信号转换成 4 20mA 标准信号 4mA 对应 电机电流为 0A 20mA 对应电机电流为 300A 3 2 记录功能 控制系统中完善了报警功能 事件记录功能 和趋式记录功能 所有操作均需要二次确认 可 以记录首次停机原因并将停机时的画面冻结 即 停机时记录第一停机原因并将画面的值保持在停 机时的数值 开机条件和停机条件均单独设置监 控画面 开机条件只有显示绿色才允许启动压缩 机 参数设定画面可以查看各个报警 停机等设 定值 并可通过按数值所在位置修改这些参数 设置了不同用户级别 只有具备工程师级别的用 户才可以修改相关参数 3 3 机柜配线 机组就地控制柜内的电源由电气专业提供 为 380V AC 电 源 柜 内 配 置 了 变 压 器 将 380V AC 电源转换成 220V AC 电源 同时设置 24V DC 电 源 将 220V AC 电 源 转 换 成 24V DC 电源供控制系统使用 油泵电加热器 等供电由 380V AC 电源完成 因此在机柜设置 时考虑了不同级别电源线路的配置 通过设置不 同的汇线槽 将不同种类的信号分开 避免不同电 压间的相互干扰 同时对现场信号采用了不同颜 色的导线标识 以区分不同功能的信号 联锁信号 采用红色标识 控制信号采用黄色标识 显示信号 采用白色标识 3 4 机组状态 停机状态 主电机停止后 入口导叶开度 0 放空阀开度 100 卸载状态 主电机启动后 入口导叶在 3s 内 逐渐由开度 0 打开至 15 放空阀保持开度 100 加载状态 机组处于卸载状态 通过触摸屏切 换至恒压状态的动态过程 入口导叶在 5s 内打开 至 100 2s 后 开始关闭放空阀 5s 后放空阀开 度 0 恒压控制状态 加载过程结束后 系统根据 CLL 值分别调节入口导叶和放空阀开度以保持 4 级出口压力恒定 3 5 喘振监测与控制 喘振监测以 4 级出口压力值的变化作为喘振 发生的依据 控制系统在正常工况下根据电机电 流进行防喘振控制 电流低于 CLL 值时通过调节 放空阀放空部分出口气体 使压缩机流量增大 系 统远离喘振工作点 达到预防喘振的效果 在 0 5s的时间内 压力变化超过 10psi 68 95kPa 即 认为发生喘振 1 次 喘振发生后 系统自动卸载 将入口导叶关至 15 放空阀开至 100 系统卸 载后5s 自动加载至恒压控制 在10min 内发生1 3 次喘振 都会在自动卸载后自动加载至恒压 控制 10min 内发生第 4 次喘振 系统自动卸载后 不再自动加载 直至操作员复位喘振次数和计时 以手动操作方式达到恒压模式 4 结束语