压缩机控制技术介绍PPT课件

-,1,压缩机控制技术介绍,中国,2013.,杭和装备,-,2,过程动设备控制技术与产品、解决方案提供商，专业从事透平机械控制业务，已完成透平机械控制项目超过2000套，专业工程技术人员近百人。,杭和装备介绍,杭州和利时装备自动化行业部,汽轮机,压缩机,控制,控制,-,3,杭和装备介绍,工业压缩机,压缩机组先进控制算法,T880压缩机组控制系统,-,4,工业压缩机组应用,旋转设备,过程工程,控制系统,旋转机械控制,防喘振控制性能控制速度控制抽汽控制负荷分配与平衡急冷控制,离心压缩机轴流压缩机蒸汽透平燃气透平高温膨胀机低温膨胀机能量回收机组,油气田气体工厂LNGGTLCTL海上平台气体输送,炼油烯烃PTA合成氨合成甲醇空分,-,5,T880压缩机组控制系统,概述：T880系统是和利时专为压缩机组控制系统CCS(CompressorControlSystem)开发的3重冗余容错控制系统，本着安控分离的原则进行工程设计。T880具有安全、可靠、配置方便、控制周期短等特点，集成了世界领先的压缩机组控制算法。,-,6,T880压缩机组控制系统,机柜,监视信号,现场,控制室,操作员站,工程师站,防喘振信号,保护信号,调速信号,-,7,T880系统特点,安控分离-保护与控制相互独立SIL3级认证-保护部分获得TV莱茵SIL3级安全认证快速响应-控制部分输入输出执行周期40mS三重冗余容错-整个系统无单点故障可用率高-安全部分3-2-0降级控制部分3-2-1-0降级,-,8,压缩机组控制内容,1.）联锁停车逻辑2.）启动允许逻辑3.）汽轮机速度控制4.）压缩机防喘振控制与保护5.）性能控制压缩机入口/出口压力控制6.）多回路协调控制与解耦控制7.）各类辅机过程控制8.）各类辅机逻辑控制9.）上位操作站画面显示、趋势、报警,汽轮机拖动压缩机组主要控制内容：,-,9,T880系统功能概述,自动启停控制防喘振控制软手动操作硬手动操作退守策略极限控制解耦控制,B喘振控制,压力控制流量控制极限控制负荷分配控制负荷平衡控制解耦控制,C过程控制,透平轴封压力润滑油压力润滑油温度复水器液位密封气差压凝液罐液位,D辅助控制,启动升速暖机临界转速回避转速调节串级控制失速跳车超速回避超速跳车,A转速控制,启动逻辑停车连锁首出报警SOE记录,E联锁保护,HollysysCCS压缩机组控制一体化解决方案,-,10,国内首套SIL3认证的安全仪表系统,IEC61508,Parts1-7:2010IEC61511:Parts1-3:2004EN50156-1:2004EN298:2003EN230:2005IEC61131-2:2007IEC61326-3-1:2008,EN50130-4:1995+A1:1998+A2:2003EN54-2:1997+AC:1999+A1:2006NFPA72:2010NFPA85:2011NFPA86:2011EN61000-6-2:2005EN61000-6-4:2007,国内首套完全自主知识产权的安全仪表系统2012年7月12日获得TV莱茵的SIL3认证,HiaGuard,-,11,T880安全系统样柜,样柜图-T880系统,-,12,T880安全系统机架,保护部分-SIS,-,13,T880控制系统机架,控制部分-CCS,-,14,T880逻辑结构,-,15,T880安全部分原理结构,-,16,T880控制部分原理结构,-,17,汽拖压缩机组,汽拖压缩机组控制内容,-,18,电拖压缩机组,电拖压缩机组控制内容,-,19,机组控制核心防喘振,防喘振控制与保护的主要目的：,(1)避免压缩机因发生喘振造成严重的设备损坏与停工(2)避免压缩机因发生喘振对工艺操作造成巨大的扰动,防喘振控制的挑战：,(1)运行工况的改变：入口压力Ps，入口温度Ts，分子量MW(2)防喘振控制要求及时、快速、准确、可靠,-,20,机组控制核心防喘振,传统ITCC的缺点：,(1)不能有效补偿入口压力Ps、入口温度Ts、分子量MW变化对喘振极限线SLL、喘振控制线SCL和运行点造成的影响；(2)在开工阶段以及正常生产阶段，无论入口压力Ps、入口温度Ts、分子量MW怎样变化，喘振极限线SLL和喘振控制线SCL的形状和位置始终固定不变；(3)一旦发生喘振，需要改为手动操作，否则在自动模式中振荡发散；(4)很多现场阀门长期回流/放空，造成巨大的能源浪费；,-,21,无关坐标系的建立,根据多变压缩过程：,根据流量元件公式：,（假设Zavg=Zs）,先进防喘振控制技术,-,22,先进防喘振控制技术,其中：,与分子量MW无关，与入口工况(Ps,Ts,ks,Zs)无关,需要5个测点信号：Po,s,Ps,Pd,Ts,Td,与变送器量程和单位无关,只与同类型信号的比值有关，且比值无量纲,-,23,先进防喘振控制技术,无关坐标系算法：压缩机的喘振极限线SLL与分子量MW、入口压力Ps、入口温度Ts、入口比热比ks和入口气体压缩因子Zs无关，只与压缩机组内部构造有关,采用5条线的控制与保护方法。,SLL,转速N,SCL,FOL,ESL,TSL,SLL:喘振极限线,SCL:喘振控制线,FOL:阀门快开线,ESL:紧急喘振线,TSL:阀门紧关线,先进防喘振控制技术,相关坐标系,无关坐标系,先进防喘振控制技术,喘振接近度定义：,喘振接近度是一个无关变量，在喘振极限线上喘振接近度等于1,-,26,先进防喘振控制技术,喘振接近度：,喘振接近度的计算不是基于一个信号变量，而是基于一组信号变量:Po,s,Ps,Pd,Ts,Td,计算更准确！,快开慢关,喘振接近度采用反函数计算，增强控制与保护的强度,-,27,先进防喘振控制技术,防喘振控制器与性能控制器之间的解耦,防喘振控制器与防喘振控制器之间的解耦,多段压缩机防喘振控制器的防喘振阀门共用技术,侧流压缩机防喘振控制应用,并联运行压缩机组防喘振控制应用,出口压力高极限控制,入口压力低极限控制,-,28,先进防喘振控制技术,入口压力低极限控制,-,29,先进防喘振控制技术,入口压力低极限控制,当压缩机上游有分馏塔一类的装置时，塔压的操作不能低于一定水平，如果低于一定水平，就会造成气液两相传热、传质的分馏装置内部产生振荡，进而造成塔压的振荡。当用于调节塔压的主性能控制器的调节手段达到极限状态时，防喘振控制器内嵌的极限控制回路可以组态为入口压力低极限，并在判断到极限条件触发时，自动调节使得防喘振阀门开大，从而使得塔压维持在一个可接受的范围内，保证生产的平稳进行。,-,30,先进防喘振控制技术,出口压力高极限控制,-,31,先进防喘振控制技术,出口压力高极限控制,工艺流程的安全设计原则，通常在压缩机出口安装有安全阀，用以防止压缩机出口的后部流程因为流阻突然迅速上升、造成过程容器、管线超压而导致破坏甚至爆炸。安全阀的起跳可以迅速卸压，但通常造成装置停工。防喘振控制器内嵌的极限控制回路可以组态为出口压力高极限控制；通过工程化组态，当出口压力高于一定数值时，即使当运行点离喘振控制线SCL还很远,出口压力高极限控制回路自动调节防喘振阀门的开度，从而使出口压力保持在压力高限数值以下。,-,32,先进防喘振控制技术,入口工况条件：Ps=0.08/MPaaTs=-38/degC,入口工况条件：Ps=0.149/MPaaTs=-38/degC,-,33,先进防喘振控制技术,入口工况条件：Ps=0.149/MPaaTs=-38/degC,入口工况条件：Ps=0.149/MPaaTs=30/degC,-,34,自动的压缩机加载、卸载，配合速度控制器的一键启停机自动控制！,先进的无关坐标系算法，对入口温度变化、入口压力变化、分子量变化进行有效和准确的补偿，保证喘振极限线SLL和运行点的计算本身非常准确与可靠！,算法本身提供闭环防喘振主PI响应用于克服斜坡受控的减负荷过程，同时提供开环保护动作用于克服任何设备的非正产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限极，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)，防喘振阀门自动打开，使压力下降，防止安全阀起跳，保证工艺操作的可靠性！,先进防喘振控制技术,防喘振控制技术的特点：,内置的变送器故障退守策略输出冻结算法，避免因变送器或接线故障导致工艺停车，最大限度地保证工艺的可靠性和连续性！,快速T880三重化机组控制系统快速回路执行周期40ms,-,35,先进防喘振控制技术,操作压力线,P,最小可调转速线,最大可调转速线,P_lim,超压保护线,完全由防喘振阀门决定压缩机出口过程阻尼线,工艺低负荷运行时压缩机出口过程阻尼线,压缩机“骑线”运行示意,-,36,先进防喘振控制技术,多回路协调控制：,1.速度控制器：用于汽轮机的启停机控制，正常生产期间的速度调节、控制手段，串级控制中的外环（副回路）；一键启停机控制、串级控制中的速度自动调节,2.性能控制器：正常生产期间用于工艺主参数，例如压力或流量的控制，始终为串级控制中的内环（主回路