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TS-3000系统对蒸汽透平压缩机的控制

[日期:2008-11-11] 来源:刘化  作者:席广龙 [字体: ]

       2006年甘肃刘化集团新上110t/a低压甲醇装置,选用蒸汽透平式联合压缩机输送甲醇合成气和循环原料气进入甲醇合成塔。该机组由沈阳某公司的2BCL485离心压缩机和杭州汽轮机股份公司的NH25/04蒸汽汽轮机组成,是全装置的心脏。它的运行情况对装置生产有重要影响,需要采取一系列措施对机组运行状态进行监测、控制和安全联锁,以保证机组的安全运行。

       透平压缩机为高速运转设备,正常生产时转速一般在1100012000 r/min,蒸汽透平压缩机控制的要点是转速控制、联锁系统及防喘振控制,其中防喘振控制是整个控制系统的难点。

       根据蒸汽透平压缩机的工艺和运行特点,要求控制系统稳定、可靠,硬件具有冗余功能,监控软件不但能够实现一般PID控制,还能够实现多种复杂模拟控制,并具有事件顺序记录(SOE)功能,很方便地实现紧急停车系统(ESD)的功能。结合这些功能的需要,我公司选用美国TRICONEX公司生产的TS-3000集成综合控制系统完成对该压缩机的控制和联锁任务。

       TRICONEXTS-3000机组综合控制系统采用当今最先进的TMR微处理器硬件技术和成熟可靠的TRISTATION 1131软件的三重化冗余容错控制系统,其最大特点是能同时满足高可靠性、高可用性的容错控制能力。为保证系统的高可靠性和高可用性,控制器、I/O模块、通讯均采用三重化设计。系统中的数字化输入/输出信号采用三取二逻辑表决方式,而模拟信号则是中间值选择处理。控制系统可以识别控制系统元件的故障,自动把故障的元件加以排除,并允许在继续完成指定任务的同时,对故障元件进行在线修复而不中断过程的操作。

       TS-3000与其他控制系统比较,突出表现在以下几个方面: 综合实现ESDSOE功能,DCS的指示、记录、控制功能(防喘振控制功能,调速功能、PID控制功能等)及诊断功能等;控制系统具有响应速度快,运行稳定等特点; ESD系统具有三重化、冗余容错控制系统,扫描时间为毫秒级。

       该系统的硬件包括2台操作站和1台控制站,控制站由1台主机架、1台扩展机架,配置了2块双冗余电源卡83123块冗余CPU30081块网络通讯NCM43291块智能通讯EICM4119A2块模拟量输入卡3700A1块模拟量输出卡3805E1块脉冲输入卡35112块开关量输入卡3503E1块开关量输出卡3604E

       蒸汽透平式联合压缩机的主要控制系统有起停控制、转速控制、联锁保护控制、防喘振控制等控制系统。

       1.防喘振控制

       由于喘振对机组的危害极大,发生喘振时会造成机组滑动部件加速磨损、轴承产生疲劳裂纹甚至烧毁、密封元件损坏等恶性事故,所以防喘振控制是联合压缩机控制的核心。防喘振控制的输入信号有压缩机的气体进、出口压力和入口气体流量。调节器对气体流量根据进口压力进行补偿运算,根据进、出口压力的压缩比和压缩机的喘振曲线,用折线法求得安全的流量设定值。根据这一设定值,调节器控制压缩机出口到进口管线上的回流调节阀的开度,使压缩机工作在安全区域。

       2.起停及调速控制

       控制过程是:转速测量探头测得的转速信号经过转换器转换成电压信号输入TS-3000系统,经过内部判断运算,控制输出420 mA信号经过电液转换器转换成二次油压信号,从而控制蒸汽透平压缩机主蒸汽门的开度,以达到控制透平压缩机转速的目的。

       3.联锁控制

       联锁系统对压缩机进行开、停车和安全联锁控制,其停车信号用来打开蒸汽透平压缩机主蒸汽门的控制油的卸压电磁阀,关闭主蒸汽门,同时关闭压缩机进、出口阀门,打开反喘振阀门,实现安全停车。联锁系统将各种联锁、报警信号送到操作台的声光报警系统。机组联锁控制装置主要包括机组启动条件、润滑油辅泵启动和联锁停车。

    蒸汽透平压缩机在20071月投产后,运行可靠稳定,控制性能良好,达到了工艺设计要求。TS-3000控制系统很好地完成了各种控制功能和联锁功能,把机组的各个控制部分,包括调速控制、防喘振控制、SOE功能、故障诊断功能及机组的紧急停车联锁等完美地结合在一起,实现了机组集成综合控制。TS-3000系统稳定可靠,经受了工艺测试考核和开停车联锁试验,满足了长周期生产要求,证明控制系统能够满足工艺生产要求。
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