ITCC 系统在裂解气压缩机防喘振控制中的应用.pdf

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1、４４６化工自动化及仪表第４２卷ITCC系统在裂解气压缩机防喘振控制中的应用杜勇薛轶明东立明（中国石油兰州石化公司电仪事业部，兰州７３００６０）摘要介绍采用透平压缩机综合控制系统（ＩＴＣＣ）实现裂解气压缩机防喘振控制的方法。关键词ＩＴＣＣ压缩机防喘振控制中图分类号ＴＨ１３８．２１　　　文献标识码Ｂ文章编号　１０００-３９３２（２０１５）０４-０４６４-０４传统的裂解气压缩机控制系统采用的是ＰＬＣ图１所示。联锁保护，Ｗｏｏｄｗａｒｄ５０５Ｅ机组调速控制，本特利机组状态检测，以及现场智能仪表与智能调节器组成的防喘振控制系统。随着自控技术的不断发展，控

2、制复杂、安全程度更高，而且联锁动作更可靠的透平压缩机综合控制系统（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＴｕｒｂｉｎｅ＆ＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ，ＩＴＣＣ）应用而生。在压缩机防喘振控制方图１　典型的压缩机曲线面，与传统控制系统相比，ＩＴＣＣ具有满足化工生多变压头Hｐ和实际流量Q的计算公式如产需要、确保工艺生产平稳、有效避免能源浪费、下：减少工艺生产波动、降低设备和维护成本、减少各K－１p２KηKη１５４５ZT１种单功能控制器之间通信时间延迟和繁琐连接的Hｐ＝－１··p１K－１Mｗ特点，具有较好的技术优势。hZT１Q＝笔者以某裂解气压缩机控制

3、系统的改造项目Mｗp１为背景，介绍ＩＴＣＣ系统在防喘振控制中的应用实式中Hｐ———多变压头；施。h———孔板压缩比；①1ITCC防喘振控制理论K———绝热系数；ＩＴＣＣ将传统的多个独立控制单元（如负荷调Mｗ———气体分子量，ｋｇ／ｋｍｏｌ；节、联锁保护、电子调速、防喘调节及超速保护等p１———进气绝对压力，ｋＰａ；系统）集成在一套可靠的三重化模件冗余容错控p２———出气绝对压力，ｋＰａ；制系统中，并提供了先进的控制方案和方便的操Q———流量，ｔ／ｈ；作监控画面。T１———绝对温度，℃；喘振是离心压缩机的固有特性，通常情况下Z———压缩系数；是由

4、系统负荷减少引起的。为避免压缩机的喘振　　　η———效率。现象，需要控制任何转速下，通过压缩机的实际流ＩＴＣＣ采用可变极限流量法实现压缩机的防量Q不小于多变压头Hｐ喘振极限的最小流量如①收稿日期：２０１４-１０-０８（修改稿）第４期杜勇等．ＩＴＣＣ系统在裂解气压缩机防喘振控制中的应用６４５喘振控制。可变极限流量法需要控制入口流量并压缩机简化工作曲线），如果压缩机发生喘振，工排除压力（图２），也即实际只控制一条喘振线，这作点快速移向喘振区间，喘振设定值控制打开防样可以使开始回流的流量为对应于每一个工作转喘振控制阀，机组喘振控制方案有快速打开和慢速

5、规定的一个最小流量，只有当压缩机流量不大速关闭的功能，比例控制作用可直接打开防喘振于此值时才打开防喘振阀，即通过减少压缩机的控制阀。速度控制系统与防喘振控制系统进行复能耗在压缩机负荷有可能经常波动的区域采用调杂控制，必要时进行简单控制功能；通过手动、半节压缩机的回流量来保证压缩机负荷满足工艺要自动和自动控制方式，有利于机组故障处理检测求。在不同转速下，其喘振极限流量是一个变数，和控制方案的调试运行，当工作状态点靠近喘振它随转速的下降而减小。区间时，防喘振控制阀按照预期算法开启阀门进行回流量自动调节；如果出现突然喘振或联锁动作停车，用电磁阀控制防

6、喘振阀气路，快速打开阀门。ＩＴＣＣ系统自动计算工作点，自动增加安全裕度；利用独立的比例控制功能，实现回流阀快开－慢关控制功能，确保压缩机稳定高效运行。图２　可变极限流量法控制原理ＩＴＣＣ的防喘振控制方案是在整个压缩机负荷变化范围内的，使其工作点沿着喘振安全操作线变化，即只要保证安全操作线公式等号右边大于左边就可以防止压缩机发生喘振。通过Ao简化系数的引入，将多变压头Hｐ和实际流量Q的曲线（图１）转化为p２／p１排出吸入压力比与h／p１图３　压缩机工作特性曲线的压缩机简化工作曲线。简化公式如下：2．1裂解气压缩机喘振控制线的生成１５４５KZT１裂

7、解气压缩机的通用防喘振线可由排出吸入Ao＝Mｗ压比（p２／p１）和吸入流量计算得出。图２中的其２１５４５KZT１（Ao）＝M他相关参数由压缩机固有特性得出，具体如下：ｗK－１入口压力仪表ＰＩＡ-１１００　０～２００ｋＰａ（正常p２KηKη１５４５ZT１－１··Hｐp１K－１Mｗ值４５ｋＰａ）２＝（Ao）１５４５KZT１入口温度仪表ＴＩＡ-１１００　０～１００℃（正常值MｗK－１４２℃）pKηη２　　　　　　＝－１·K－１入口流量仪表ＦＩＡ-１１００　０～６０ｔ／ｈp１hZT出口压力仪表ＰＩＡ-１１０１　０．０～３．５ＭＰａ１２QMｗp１h气体分

8、子量Mｗ　３０．４ｋｇ／ｋｍｏｌ２＝＝（Ao）１５４５KZT１１５４５Kp１绝热系数K　１．１６６Mｗ效率η　０．７７2ITCC防喘振控制应用压缩系数