通钢20000Nm3h空分装置中空气压缩机的自动控制0包装机

通钢20000Nm3/h空分装置中空气压缩机的自动控制

通钢20000Nm3/h空分装置中空气压缩机的自动控制 2011年12月09日 来源： 绪言：通钢20000Nm3/h制氧项目在2005年初开始实施，工艺流程采用外压缩，其空气透平压缩机由MANTRUO（型号：RIKT90 –1+1+1+1，电机拖动，四级压缩）供货，工艺技术要求由MANTRUO 提供，中国空分设备公司完成组态设计，现场开车调试。1：控制原则透平压缩机的基本控制要求是在保证安全平稳运转的前提下充分利用压缩机允许的工作区，让机组工作在工艺要求的压力和用量变化范围内(如变负荷时的调节和空分装置吹扫时压力和用量的调节)，工况稳定可靠，操作方便， 自动化程度高。压缩机的工作状态尽可能地对操作人员开放，便于故障分析和操作，有较长的历史趋势可查。2： 控制方案压缩机控制采用以下方案： 压缩机只配备必要的现场仪表、振动、位移探头和温度传感器，就地不设机旁仪表盘，由中控室DCS（系统采用HONEYWELL TPS-3000）控制整个机组，以充分发挥DCS系统的功能和优势。3： 压缩机的主要控制内容3．1 基本控制根据工艺的要求，压缩机控制采用了恒压（出口压力设计值0.52Mpa表压）控制，这是机组最基本的工艺控 制。其余的控制如防喘振控制、电机过载保护控制、自动加载起动和事故联锁保护停车控制等均是为了机组的安全运行而设。空压机气路简图见图一：3．2 防喘振保护控制在压缩机运行中如因操作不当或设备管道故障，会导致压缩机发生喘振，严重的可能损坏机组。因此防喘振控制是一个重要的安全控制，目的是使压缩机工作点始终处在限定的范围内，而不进入喘振区，以确保机组的安全运行。它的保护范围为机组的整个工作范围，一般来说压缩机防喘振控制的对象是放空阀。压缩机的防喘振线在现场试车过程中实测出来，考虑到系统的动态特性，喘振发生得非常快，控制系统必须能识别喘振极限线有否被越过，对控制系统扫描周期有较高要求，因此在现场与厂商试车人员取得共识，在喘振线右侧设定一条控制线，其形状与喘振线一致，但与控制线相距10％的流量量程值（该距离越小，放空阀打开的机会就越少，能量损失越少，但对控制系统、阀门的响应时间要求越高，该距离越大，放空阀打开的机会就越大，越能保证机组的安全，但能量损失越大），同时为更好的保护机组，在控制线与喘振线之间加设一条安全线（与喘振线间距为5％的流量量程值）。防喘振阀是防喘振控制的唯一的执行机构，也是联锁保护的重要执行机构。因此要求防喘振阀的响应速度要快，在电磁阀失电时，阀从全关到全开的时间要求小于1s～2s，在防喘振阀气路上设计了气动放大器，保证了阀门的快速反应。3．3 电机过载保护(参考图三)为防止电机过载，设置了电机过载保护。当电机电流超过额定值时，电机过载保护调节器(IC2311)开始与原出口压力调节器(PIC1051)同时叠加在一起，调整压缩机人口导叶的开度，保护电机不过载。3．4 出口压力过高保护控制（参考图三）对于恒压控制的压缩机，入口导叶开度的调整还不能使出口压力稳定在设计值而继续升高并达到某一值时，出口压力过高保护调节器(PC1051)开始起作用，与防喘振调节器(PDC1055)一起调整放空阀的开度，保护出口压力不再升高。3．5 起动联锁逻辑（参考附录1）在相关的工艺或机械条件全部满足后，压缩机启动逻辑条件满足，送现场电机励磁柜允许启动信号，在这个逻辑里，包括了油压联锁逻辑即副油泵的自动起动逻辑以及轴振动联锁在起动过程中的解除。在启动过程中机组的振动应用了测振仪的报警三倍增功能，在起动过程使机组的振动和位移既在安全监控范围内又能顺利地渡过临界区，完成起动过程。3．6 停车联锁或卸载逻辑（参考附录1）当机组出现任何一个重要的工艺参数（比如振动或位移，轴瓦温度等）超限或机组故障时，将紧急停车，以确保机组的安全。事故停车处理后再起动时，必须经人工确认。停车逻辑的结果是电机停车，放空阀快速全打开，压缩机人口导叶全关，在空分装置预冷系统或分子筛纯化系统发生故障时，联锁的动作是卸载，即放空阀全开，压缩机人口导叶均在最小位置(设置在10％)，电机不停车。机组正常停车的卸载、卸压和停车操作由操作员在中控室DCS空压机流程图上实现。4：加载过程（参照图三）及卸载程序（参照图四）机组厂商为了避免误操作、减小操作强度，要求采用自动起动机组的方式。在自动起动时不允许人为操作，仅当起动完成或机组已投入正常运行后，操作工可以进行卸载、卸压的操作，即：人口导叶只能在原来的开度基础上进行关小的操作（设置入口导叶安全手操器HC1051），放空阀只能在原来的开度基础上进行开大的操作(设置了防喘振阀安全手操器HC

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