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空壓機

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新型靈活體系將在空壓機程控中運用

時間:2011-07-11 13:21來源:未知 作者:admin
1.ECS-700是DCS系列之一,該系統具有組態靈活、控制功能完善、數據處理方便、顯示操作集中、人機界面友好、安裝簡單規范、調試方便、通用性強和運行可靠的特點。目前已在石油、化工、機械等制造領得到廣泛應用。 空壓機 系統的有效控制不僅可以節省能源,還

  1.ECS-700是DCS系列之一,該系統具有組態靈活、控制功能完善、數據處理方便、顯示操作集中、人機界面友好、安裝簡單規范、調試方便、通用性強和運行可靠的特點。目前已在石油、化工、機械等制造領得到廣泛應用。

  空壓機系統的有效控制不僅可以節省能源,還可以提高設備的使用壽命,對于整個空分過程有著重要的意義。DCS系統一般都采用雙冗余的控制單元,當某一控制單元出現故障時,都會有相關的冗余實單元無擾動地切換到工作單元,可保證空壓機系統安全可靠的運行。本文采用WedField ECS-700系統還提供了多人同時協同工作的功能,允許多個工程師管理一個項目,進一步提高了控制效率。

  2空壓機系統

  2.1空壓機系統介紹

  空壓機系統就是對空氣進行壓縮,為后續設備提供不同壓力等級的原料空氣。對于空壓機系統來講,最基本的控制包括空壓機電機啟/?刂埔约俺隹趬毫Φ暮銐嚎刂苹蚝懔骺刂,具體采用恒流控制還是恒壓控制需要根據工藝選擇,大型空分系統一般采用恒壓控制。其余的控制如空壓機自動加載/卸載、防喘振控制、電機過載保護控制、空壓機起動和事故連鎖保護控制等均是為了機組的安全運行而設。

  空壓機系統中被控制的對象是兩個閥門:入口導葉和防喘振閥。

  2.2空壓機系統的控制要求

  對于空壓機及系統的控制,一般需要考慮以下幾個方面的控制:

 。1)恒壓控制原料空壓機的作用就是滿足工藝要求送出一個壓力恒定的氣流,為膨脹機、主換熱器和分餾塔提供原料空氣。

 。2)防喘振控制喘振工況為空壓機的非正常工況,是離心式壓縮機特有的工況之一,很具破壞性。一旦空壓機出現喘振,就會直接損壞空壓機設備,嚴重的會造成空分停車。一般說來,壓縮機的防喘振控制對象為防喘振閥。

 。3)故障聯鎖邏輯控制為了避免設備被損壞,在空壓機運行過程中,只要有一個被監控參數達到聯鎖值,須將空壓機停車,此為空壓機聯鎖控制的基本要求。

 。4)輔助安全控制為了保證系統中各設備的安全,還需要加入安全的輔助控制,主要包括高壓保護和電機過載的保護控制。

 、俑邏罕Wo控制,空壓機出口壓力過高,會對后續設備正常運行產生影響。因此需要對空壓機的出口壓力設置一個安全保護范圍。入口導葉開度的調節并不能達到目的,采用保護調節器與防喘調節器一起作用調整放空閥的開度,保護出口壓力在設定范圍。②電機過載保護控制,通過電機過載保護控制器調節導葉減小負荷,防止空壓機電動機超負荷工作。

  3空壓機系統控制方案

  3.1空壓機的防喘振控制

  空壓機的出口流量與出口壓力不匹配,即流量低或壓力高時,就會造成空壓機喘振。喘振的發生將導致嚴重后果:壓縮機性能顯著惡化、噪聲加大和加劇整個機組的振動。當即空壓機工作點即將進入喘振區時,降低出口壓力或增加出口流量,可防止空壓機進入喘振狀態下運行。

  還可以看出,若入口導葉開度不變,空壓機流量和排氣壓力關系成一固定曲線。當排氣壓力增大,空壓機操作點則沿該固定曲線移動,流量值易移至喘振區;若流量減少,空壓機操作點也會沿該固定曲線移動,排氣壓力比值也極易移至喘振區。防喘振控制需要綜合考慮壓力(壓比)和流量,形成一個設定值。該設定值隨著上述各參數的變化而自動變化流量來調節。為避免壓力大、流量小而引起喘振,可調節入口導葉的開度,使空壓機的壓力和流量維持在穩定工作范圍內。導葉的控制在恒壓控制時采用空壓機出口壓力控制入口導葉開度,在某些空壓機中導葉受電機過載保護控制,一般采用電機過載保護回路輸出和出口壓力控制回路輸出高選值通過反饋來控制導葉開度。

  空壓機防喘振控制的對象除了入口導葉,主要是控制防喘振閥。當空壓機內壓力或流量過大時,可以通過防喘振閥的快速開啟來釋放壓力。DCS的空壓機連鎖程序可設定防喘振回路對連鎖條件的相關參數,控制空壓機防喘振閥的開合。

  PIC_11為空壓機的出口壓力值,FIC_11Q為設定的合適的安全壓力值,RS為空壓機是否停車信號(采用邏輯值)。當空壓機的出口壓力大于設定的合適壓力值,即機組運行過程中工作點進入安全線與喘振線之間時,防喘振閥失電,入口導葉慢慢關至一定角度(約為全開時的10%),壓縮機不停機,空壓機系統小負荷工作。當停車條件滿足引起空壓機停車,防喘振閥失電,快速打開,入口導葉慢慢全關。當空壓機停車時一般要求防喘振閥從全關到全開的時間大約是(1~2)s.高性能的閥大約為0.5s從全關到全開。本控制系統采用浙江中控的ECS-700系統,支持20ms的高速掃描周期,適當調整控制線與喘振線之間的距離(如5%)是可行的。

  3.2空壓機系統的變流量控制

  現在的大型空分工藝中,一般都能夠在(75~105)%負荷進行變化,這就要求空壓機負荷也能自動變化。在喘振控制范圍內,設置一個串級調節回路去控制入口導葉的開度。串級的設定值由程序計算得出。

  CALCU是程序計算塊,根據具體情況編制內部程序,對于空分系統,編程時一般是從氧氣產量進行折算,另外考慮分子篩系統切換時附加量進行編程。輸出CAV作為PID調節器外部設定,然后經過PID運算去控制導葉閥門。

  3.3空壓機系統的聯鎖控制

  空壓機的連鎖跳停是非常重要的連鎖,涉及到空壓機的設備安全問題。導致空壓機聯鎖停車的條件因素有很多,如電機驅動軸軸承溫度、電機驅動軸反向軸承溫度、一~四級軸承溫度、大齒輪軸承溫度等是否大于設定值,一~四級x,y軸的振動幅度是否過高(是否大于82.5)等,這些值只要有一個不正常就會導致空壓機系統聯鎖停車。當由于人為因素導致空壓機系統故障時,可以通過急停按鈕來實施空壓機停車。

  3.4 DCS控制的實現

 。1)對被制系統工程進行創建。新建一個工程,并添加組態服務器控制器、操作節點和操作域。

  新建工程工程:

  創建者:數據庫:路徑:空壓機系統zxl D:\SUPCON_PROJECT\Database.ini D:\SUPCON_PROJECT\空壓機系統確定取消VFS ysBuilder -空壓機系統文件(F)編輯(E)查看(V)幫助(H)空壓機系統組態服務器全局默認配置控制域組態操作域組態工程師zxl操作域

 。2)對被控制對象進行組態,登錄組態軟件,如所示。

  登錄zxl空壓機系統工程師:密碼:數據庫:工程:D:\SUPCON_PROJECT\Database.ini確定取消

 。3)將控制器從組態服務器打開,把需要測量的位號加入位號表,并進行用戶程序編程。然后將操作域從組態服務器打開,添加操作小組,進行流程圖編輯,報警設置等。

 。4)流程圖完成后,進入監控軟件,對現場被控制系統實施實時監控。監控系統設置三級權限,分別為操作員級、工程師級、管理員級,每個人對應一個唯一的用戶名和密碼,各等級說明如下:操作員級:可巡視監控畫面查看相關記錄,確認報警。

  工程師級:在操作員級之上,還可以進行變量輸入、遙控操作。

  管理員級:在工程師級之上,還可以進行用戶管理。

  4結語

  通過分析空壓機系統控制的特點,利用ECS-700組態軟件進行組態,對空壓機系統的被控制的重要參數實施了實時監控,將空壓機系統的控制變得更為直觀有效。

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作者:德耐爾@德耐爾空壓機  空壓機修訂日期:2011-07-11
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