透平压缩机组控制系统在尿素 CO2压缩机控制中的应用.pdf

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1、１０４化工自动化及仪表第４２卷透平压缩机组控制系统在尿素ＣＯ压缩机２控制中的应用李杰春（中国石油大庆石化公司化肥厂，黑龙江大庆１６３７１４）摘要针对某尿素ＣＯ压缩机控制策略的缺陷，采用综合透平压缩机组控制（ＩＴＣＣ）系统替代原ＩＣＳ２＋ＧＥＰＬＣ＋ＣＣＣ３＋控制系统。给出了ＩＴＣＣ系统的配置、负荷分配控制策略和防喘振控制功能；将ＩＴＣＣ系统成功地应用于尿素ＣＯ压缩机串联机组的自动控制中，实现原来全部控制功能的同时，解决２了多年困扰企业平稳生产的瓶颈问题。关键词ＩＴＣＣ系统尿素ＣＯ压缩机串级控制防喘振２＋中图分类

2、号ＴＨ８６２．６文献标识码Ｂ文章编号１０００３９３２（２０１５）０１０１０４０７中国石油大庆石化公司化肥厂是全国首批引器，增压机采用ＧＥＦＡＮＵＣ（９０３０）ＰＬＣ控制，紧进先进技术的１３套大型化肥生产企业之一，经过急停车仍使用ＩＣＳＥＳＤ系统控制。笔者着重介绍扩能改造后，年生产能力达到合成氨４５万ｔ、尿素ＩＴＣＣ系统的配置、负荷分配控制策略的设计和压８０万ｔ。然而原有的控制系统老化、技术落后且缩机防喘振控制功能的实现。故障频发，为此该厂组织技术力量，将ＩＴＣＣ系统１原压缩机组控制策略应用于尿素ＣＯ压

3、缩机组串联控制与防喘控制中国石油大庆石化公司化肥厂的尿素装置有２中，改造后尿素增加一台增压机Ｋ１０３，与原ＣＯ两大机组：一台是ＣＯ压缩机３１０２Ｊ，其控制原理２２压缩机３１０２Ｊ串联，ＣＯ压缩机采用ＣＣＣ３＋控制如图１所示；另一台是ＣＯ增压机Ｋ１０３，其控制２２图１ＣＯ压缩机３１０２Ｊ的控制原理２收稿日期：２０１４０３２８（修改稿）第１期李杰春．透平压缩机组控制系统在尿素ＣＯ２压缩机控制中的应用１０５原理如图２所示，Ｋ１０３是为了满足化肥装置５０％机组的防喘振阀ＦＶ１１１，增加了一台回流阀增容改造而新增的电

4、机驱动机组。原蒸汽透平驱ＰＶ１１１用于机组的防喘振／负荷控制，两阀采用分动机组３１０２Ｊ也经过了内件改造更新，并更换了程控制，分程点为２０％。图２ＣＯ增压机Ｋ１０３的控制原理２３１０２Ｊ的汽轮机的调速控制与抽汽控制由电的注汽控制由手操器实现。压缩机组的整体控制子调速和抽汽控制（ＣＣＣ３＋控制器）实现，汽轮机原理如图３所示。图３压缩机组整体控制原理１０６化工自动化及仪表第４２卷２ＩＴＣＣ系统配置与功能ＴＵＶＡＫ６／ＩＥＣＳＩＬ３，其主要特点是：ＣＰＵ与Ｉ／Ｏ２．１系统配置卡均为三重冗余；若单通道出现故障，不会造

5、成装ＩＴＣＣ系统采用了ＴＭＲ微处理硬件技术和ＴＳ置联锁停车；物理槽位设计（左右互为备两槽１１３１软件，具有完整的机组控制功能、系统自诊位），可在线切换系统卡件；卡件主板上的光电隔断功能与专家系统功能。ＩＴＣＣ系统的扫描时间离电路也都是三重化设计。系统配置如图４所均小于５０ｍｓ，可用性不小于９９．９９９％，系统达到示。图４ＩＴＣＣ系统配置示意图２．２系统功能Ｔｒｉｃｏｎ系统针对机组防喘振控制研发了多种机组在正常转速下性能控制器以流量ＦＩ１０１为标准程序功能模块，如喘振检测、控制及输出等，主回路参数，由ＦＩ１０１引

6、起增压机出口压力ＰＩ１０５变通过ＴｒｉＳｔａｔｉｏｎ１１３１软件进行组态连接，用户可根化，进行压力串级控制来调节压缩机转速。据工况与工艺需求编写程序，实现机组的防喘振性能控制器通过对压缩机入口压力或４段出控制。Ｔｒｉｃｏｎ防喘控制器工作时，所需现场仪表口流量的控制，使ＣＯ符合化肥生产中的氨碳回路：入口压力ｐ（ＡＩ），出口压力ｐ（ＡＩ），入口温２ｓｄ比，满足工艺要求。在机组控制中，出于节能、效度Ｔ（ＡＩ），压缩机入口或出口流量（或主风机入ｓ益及机组安全等方面的考虑，将喘振控制、速度控口喉部压差）ＦＴ（ＡＩ）和防喘

7、阀ＰＶ（ＡＯ）。Ｔｒｉｃｏｎ制及抽汽控制等结合并协调，实现负荷分配控制。防喘振控制器的工作原理如图５所示。图５Ｔｒｉｃｏｎ防喘振控制器工作原理方框图第１期李杰春．透平压缩机组控制系统在尿素ＣＯ２压缩机控制中的应用１０７在对机组各段的入口流量、出／入口压力与出将会打开喘振阀抑制喘振的发生。当机组运行的入口温度的控制中，首先对流量进行基本的温、压工作点向喘振线方向靠拢移动时，其运动速率如补偿，然后采用Ｔｒｉｃｏｎ喘振功能模块计算当前机果大于预先设定值，则控制器将会判定机组有突组的工作点，再由机组出厂时厂家提供的性能

8、曲发喘振的趋势，并迅速打开防喘振阀。设定徘徊线计算出对应的喘振线，最终通过工作点和喘振点将按相同的速率迅速减小，直至防喘阀打开，新线（图６）的相对位置判定喘振发生与否。值得注工作点建立，如图７所示。意的是：在Ｔｒｉｃｏｎ算法中，根据物质守恒原理，气体的分子量变化不会影响喘振检测。图７控制器设定值徘徊线Ｔｒｉｃｏｎ喘振控制器定义了一种适应性增益特图６通用喘振线性。若当前机组工作点在喘振控