莱钢8#氧气压缩机自动控制系统.doc

莱钢8#氧气压缩机自动控制系统【关键词】莱钢 氧气压缩机 控制系统 【摘要】莱钢8# 氧气压缩机是12000m3/h 空分装置的关键设备, 其作用是将气态氧产品压缩成中压氧, 通过管道输送到用户。8# 氧气压缩机工作正常与否, 对莱钢的生产大局和经济效益影响很大。它主要采用三菱M EL SEC A 1S PLC 和Bailey IN F I- 90 DCS 联合实现自动控制, 控制效果良好, 运行稳定可靠。莱钢8# 氧气压缩机是12000m3/h 空分装置的关键设备, 其作用是将气态氧产品压缩成中压氧, 通过管道输送到用户。8# 氧气压缩机工作正常与否, 对莱钢的生产大局和经济效益影响很大。它主要采用三菱M EL SEC A 1S PLC 和Bailey IN F I- 90 DCS 联合实现自动控制, 控制效果良好, 运行稳定可靠。1工艺简介 莱钢8# 氧压机的工艺流程如图1 所示, 纯度达到99.6% 以上的氧气, 经调节阀PCV 3922 和入口截止阀PV 1501, 进入压缩机进行第一级、第二级、第三级压缩, 每级压缩后经过一次冷却。一级压缩后气体经调节阀PCV 1 1510 形成一级回流, 三级压缩后气体经调节阀PCV 3 1510 形成三级回流。气体回流引起入口压力P I3922 升高, 流量F I3920 降低, 由调节阀FCV 13920 和FCV 2 3920 进行机前放空, 使压力P I3922 和流量F I3920 保持在设定点附近。从氧压机出来的氧气经截止阀PV 1537 通过管道输送到用户, 或根据实际生产需要通过截止阀PV 1536 放空。为确保安全, 每一级压缩排气侧分别装有安全阀, 超压时紧急排放部分气体, 以降低压缩气体压力。2系统配置 莱钢8 # 氧压机自动控制系统主要采用三菱M EL SEC A 1S PLC 和Bailey IN F I- 90 DCS。二者之间通过IO 通道进行信号连接。系统配置如图2 所示,其中PLC 配置为实际配置, DCS 配置为示意图。三菱M EL SEC A 1S PLC 配置包括1 块CPU 主基板(A 1S38B) 和1 块扩展基板(A 1S55B- S1) , 共有1 块电源模板(A 1S62P ) , 1 块CPU 模板(A 1SCPU ) , 4 块数字输入模板(A 1SX80) , 3 块数字输图2莱钢8# 氧压机控制系统配置图出模板(A 1SY80) , 3 块模拟输入模板(A 1S64AD) ,1 块模拟输出模板(A 1S62DA ) , 2 块PT 100 多路转换变送器(PT - 62) , 1 个MAC 200 操作员面板。系统共有数字量输入信号63 点, 数字量输出信号43 点, 模拟量输入信号9 点, 模拟量输出信号2 点, RTD 信号18 点。 3主要控制功能 氧压机控制功能主要包括防喘振控制、压缩机启停联锁控制、辅助设备的启停联锁控制等。防喘振控制由DCS 实现, 联锁控制由PLC 实现。3.1防喘振控制 压缩机出口流量与压力不匹配, 即流量低或压力高时, 会造成压缩机喘振。该氧压机防喘振控制包括入口压力调节、入口流量调节、一级回流调节和3 级回流调节。 (1) 入口压力调节: 入口压力采取常规P ID 调节,调节器为P IC3922, 由入口压力调节阀PCV 3922 完成, 调节回路如图3 所示。 (2) 入口流量调节: 入口流量采取分段调节, 由机前主放空调节阀FCV 1 3920 和旁路放空调节阀FCV 2 3920 完成, 调节回路如图4 所示。 调节参数为氧压机机前流量, 测量值有温压补偿。当P ID 调节器F IC3920 的输出在0 10% 之间时, 旁路放空调节阀FCV 2 3920 起作用, 对应开度为0100% , 主放空调节阀FCV 1 3920 处于全关状态; 当调节器输出在10 100% 之间时, 主放空调节阀FCV 13920 开始起作用, 对应开度为0 100% , 旁路放空调节阀FCV 2 3920 处于全开状态。 (3) 回流调节: 回流调节采取分段调节, 由一级回流调节阀PCV 1 1510 和3 级回流调节阀PCV 31510 完成, 调节回路如图5 所示。 调节参数为氧压机机前流量和管网压力, 二者分别进行P ID 运算。当管网压力正常时, 机前流量调节器F IC3921 的输出作为回路输出; 当管网压力超过某一值时, 管网压力调节器P IC1510 的输出作为回路输出; 当氧压机卸载时, 回路输出选择一个时变函数, 时变函数为50% + ( t240) 3 50% , 即在240s 内, 回路输出由50% 逐渐增大到100%。当回路输出在050% 之间时, 一级回流调节阀PCV 1 1510 起作用, 对应开度为0 100% , 3 级回流调节阀PCV 3 1510 处于全关状态; 当回路输出在50% 100% 之间时, 3 级回流调节阀PCV 3 1510 开始起作用, 对应开度为0100% , 一级回流调节阀PCV 1 1510 处于全开状态。渐变选择器能根据一定条件选择不同的输入, 从一种输入切换到另一种输入的过程是按指数规律渐变的, 需要经过5 倍时间常数的时间, 时间常数可由编程人员设定。 渐变选择器1 和3 的切换条件是管网压力超过某一设定值, 渐变选择器2 的切换条件是氧压机卸载(通过截止阀PV 1536 放空)。回路输出返回到渐变选择器1 的目的是实现无扰动切换。 3.2压缩机启停联锁控制3.2.1压缩机启动 压缩机启动前, 系统应具备以下条件:(1) 冷却水管已打开;(2) 压缩机进气管和排气管上的手动阀已打开;( 3) 将排放压力调节器P IC 1510 置于自动, 设定点2900kPa;( 4) 将入口流量调节器F IC 3920 置于自动, F IC 3921置于手动, 且0% 的输出信号,打开回流调节阀PCV 1 1510和PCV 3 1510;( 5) 将入口压力调节器P IC 3922 置于自动, 设定点40kPa, 进气压力调节阀PCV3922 打开。 当上述条件和供电等外围条件都满足时, 在现场控制盘上按下用“压缩机启动”按钮启动氧压机, 入口截止阀PV 1501 自动打开; 在主控室DCS 操作画面上增加调节器F IC 3921 的输出信号从而使回流阀关闭。 如果外供用户量小于装置氧产量, 机前放空阀自动保持打开。将调节器F IC 3921 置于自动, 设定点150- - 200m3/h , 高于调节器F IC 3920 的设定点。3.2.2压缩机停止 (1) 正常停止: 在压缩机正常运行情况下, 有就地停止和远程停止两种方式。就地停止方式下, 按下现场控制盘上的“压缩机停止”按钮, 压缩机即停止;远程停止方式下, 在主控室DCS 操作画面上按下“COM PRESSER SHU T DOWN ”按钮, 压缩机即停止; 无论采用哪种停止方式, 在压缩机停止的同时, 入口阀PV 1501 都自动关闭。 (2) 故障停止: 当启动主电机时, 如果系统在5s钟内收不到“主电机运行反馈”信号, 系统会自动停止压缩机的启动过程。在压缩机正常运行期间, 发生电机保护开关失灵、严重喘振等故障, 压缩机将自动停止运行, 并且所有的系统设备将处于停止状态。3.3辅助设备的控制 氧压机辅助系统主要有冷却水系统和润滑油系统。冷却水系统都是手动操作。润滑油系统一般总处于自动状态, 当油压低于一定压力时, 辅油泵