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                空压机

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                空压机程控中新型灵活体系的运用

                时间:2011-07-12 13:20来源:未知 作者:admin
                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

                   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?#25910;?#26102;,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?#21908;?#24037;程师管理一个项目,进一步提高了控制效?#30465;?/p>

                  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,最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、?#26469;?#25391;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?#26469;?#25391;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?#32479;?#19968;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)?#26469;?#25391;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?#26469;?#25391;控制对象为?#26469;?#25391;阀。

                  (3)?#25910;?#32852;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?#38498;?#32493;设?#21018;?#24120;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?#26469;?#35843;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?#37117;?#23567;负荷,防止空压机电动机超负荷工作。

                  3、空压机系统控?#21697;?#26696;

                  3.1空压机的?#26469;?#25391;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?#32479;?#21475;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?#29260;?#21387;力关系成一固定曲线。当?#29260;?#21387;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?#32771;?#23569;,空压机操作点?#19981;?#27839;该固定曲线移动,?#29260;?#21387;力比值也极易移至喘振区。?#26469;?#25391;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?#32479;?#21475;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?#26469;?#25391;控制的对象除了入口导叶,主要是控?#21697;来?#25391;阀。当空压机内压力或流量过大时,可以通过?#26469;?#25391;阀的快速开启来释放压力。DCS的空压机连锁程序可设定?#26469;?#25391;回?#33539;?#36830;锁条件的相关参数,控制空压机?#26469;?#25391;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,?#26469;?#25391;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,?#26469;?#25391;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?#26469;?#25391;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?#21697;?#22260;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?#21451;?#27668;产量进行折算,另外考虑分?#30001;?#31995;统切换时附加量进行编程。输出CAV作为PID调节器外?#21487;?#23450;,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?#24418;?#24230;、电机驱动轴反向轴?#24418;?#24230;、一~四级轴?#24418;?#24230;、大齿轮轴?#24418;?#24230;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?#25910;?#26102;,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?#33539;?#21462;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?#22909;?#30721;:数据库:工程:D:\SUPCON_PROJECT\Database.ini?#33539;?#21462;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,每个人对应一个唯一的用户名和密码,各等?#31471;得?#22914;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。

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                作者:德耐尔@德耐尔空压机  空压机修订日期:2011-07-12
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