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　　謝厚恒 （1968-）

　　男，安徽省安慶市人，現(xiàn)就職于安慶石化電儀部項(xiàng)目組，主要負(fù)責(zé)新建項(xiàng)目?jī)x表專(zhuān)業(yè)部分的技術(shù)工作，包括新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)審查、儀表設(shè)備采購(gòu)、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備調(diào)試的技術(shù)指導(dǎo)及協(xié)調(diào)等工作。

　　摘要：公司煉油一部催化裂化裝置軸流風(fēng)機(jī)原防喘振控制系統(tǒng)，使用SMAR公司的多回路智能調(diào)節(jié)器CD600來(lái)實(shí)現(xiàn)。該裝置進(jìn)行MIP工藝技術(shù)改造后，需要提高主風(fēng)機(jī)出口壓力，因此軸流風(fēng)機(jī)增加一級(jí)葉輪，機(jī)組的性能曲線(xiàn)也隨之變化，防喘振調(diào)節(jié)器需要重新設(shè)計(jì)。為了更好地控制防喘振，同時(shí)給工藝生產(chǎn)操作人員提供一個(gè)友好的操作界面，將CS1000系統(tǒng)應(yīng)用于防喘振控制。

　　關(guān)鍵詞：防喘振控制方案；CS1000系統(tǒng)；組態(tài)

　　Abstract: We adopt a multi-channel intelligent modulator CD600 of SMAR company to implement axial flow fan anti-surge control system in a catalytic cracking device. After technical innovations, it is required to improve the output pressure of the main fan, and we increase one level of blade in axial-flow fan which changes the property curve of the machine group, therefore, the anti-surge modulator is required to be redesigned. In order to control anti-surge better and meanwhile to provide the operators a user-friendly interface, CS1000 system is exploited to control anti-surge.

　　Key words: Scheme of anti-surge control; CS1000 system; configuration

　　1  概述

　　中石化安慶石化公司煉油一部催化裂化裝置能量回收機(jī)組配置為：煙機(jī)+軸流式壓縮機(jī)+電機(jī)/發(fā)電機(jī)，它是否正常運(yùn)行直接關(guān)系到催化裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，是分公司的經(jīng)濟(jì)效益所在。而大型壓縮機(jī)組的防喘振控制，是機(jī)組控制的關(guān)鍵和核心部分，對(duì)于軸流式壓縮機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，其防喘振控制及保護(hù)系統(tǒng)就顯得更加重要，因?yàn)橐坏┐竦貌坏郊皶r(shí)的遏制，進(jìn)而發(fā)展為逆流、持續(xù)逆流就會(huì)發(fā)生毀機(jī)的嚴(yán)重后果。所以要充分發(fā)揮軸流式壓縮機(jī)大流量、高效率的優(yōu)點(diǎn)，必須同時(shí)設(shè)計(jì)好它的防喘振控制、保護(hù)系統(tǒng)，確保機(jī)組安全運(yùn)行。

　　逆流保護(hù)是通過(guò)邏輯控制系統(tǒng)和防喘振系統(tǒng)的密切聯(lián)系，來(lái)達(dá)到預(yù)期的目的的。邏輯系統(tǒng)根據(jù)喘振的強(qiáng)弱、持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，進(jìn)行綜合判斷處理，大致可以分為三個(gè)階段，實(shí)施以下不同的措施：

　　·  靠防喘振控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)來(lái)消除喘振工況。

　　·  通過(guò)安全運(yùn)行程序來(lái)消除逆流工況。

　　·  在迫不得已的情況下實(shí)施自動(dòng)聯(lián)鎖停機(jī)程序。

　　防喘振控制是通過(guò)設(shè)置在防喘振調(diào)節(jié)器中的防喘振曲線(xiàn)，作為該調(diào)節(jié)器的設(shè)定值（SP）對(duì)主風(fēng)機(jī)出口壓力（PV）實(shí)施監(jiān)控。在主風(fēng)機(jī)出口壓力（PV）接近或低于防喘振設(shè)定值時(shí)，防喘振調(diào)節(jié)器就會(huì)按PID調(diào)節(jié)規(guī)律控制防喘振放空閥調(diào)整至一定開(kāi)度，從而改變主風(fēng)機(jī)出口壓力，確保主風(fēng)機(jī)入口流量正常，保證主風(fēng)機(jī)在正常狀態(tài)運(yùn)行。防止產(chǎn)生喘振，我公司原采用CD600作為防喘振的控制器，由于沒(méi)有監(jiān)視畫(huà)面，所以機(jī)組當(dāng)前的運(yùn)行工況無(wú)法得知，此外，該系統(tǒng)投用運(yùn)行幾年來(lái)還發(fā)現(xiàn)存在如下的缺陷：

　　·  由于防喘振調(diào)節(jié)器的輸出至兩個(gè)放空閥，因此當(dāng)發(fā)生喘振現(xiàn)象時(shí)，兩個(gè)防喘振閥同時(shí)打開(kāi)，使得主風(fēng)進(jìn)入再生器的流量急劇下降，低于主風(fēng)低流量聯(lián)鎖的設(shè)定值。從而觸動(dòng)低流量主風(fēng)自保，造成裝置停工。

　　·  防喘振調(diào)節(jié)在設(shè)計(jì)上沒(méi)有設(shè)計(jì)成快開(kāi)慢關(guān)的形式，調(diào)節(jié)防喘振的效果不是很理想。

　　2　控制方案

　　針對(duì)存在的問(wèn)題，對(duì)該機(jī)組的防喘振系統(tǒng)進(jìn)行了改造。具體的設(shè)計(jì)思路如下：

　　（1）針對(duì)CD600作防喘振控制不能實(shí)現(xiàn)機(jī)組狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，故將防喘振控制系統(tǒng)的控制器由CD600改為CS1000控制器。在CS1000中組態(tài)防喘振控制，同時(shí)做機(jī)組控制點(diǎn)畫(huà)面，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。組態(tài)設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示。

圖1   組態(tài)設(shè)計(jì)原理圖

　　利用CS1000的折線(xiàn)函數(shù)模塊，對(duì)壓縮機(jī)的性能曲線(xiàn)采用折線(xiàn)法，我們就可確定壓縮機(jī)的安全工作區(qū)域，從而可確定機(jī)組的防喘振線(xiàn)。以此防喘振線(xiàn)作為設(shè)定值，通過(guò)PID模塊來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　（2）通過(guò)可變?cè)鲆鎭?lái)實(shí)現(xiàn)輸出的調(diào)節(jié)作用。此增益值是可以改變的，來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作的快慢，保證機(jī)組能在喘振時(shí)迅速回到正常狀態(tài)。

　　（3）針對(duì)以前的控制信號(hào)輸出易使裝置停工的問(wèn)題，設(shè)計(jì)輸出改為分程控制。當(dāng)輸出信號(hào)在0~35%時(shí)，使小閥打開(kāi)，30%~100%時(shí)大閥打開(kāi)。使風(fēng)量不致于防空過(guò)量。

　　(4) 為實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)計(jì)機(jī)組狀態(tài)畫(huà)面如圖2所示。

圖2   機(jī)組工作狀態(tài)監(jiān)控圖

　　折線(xiàn)1是機(jī)組的喘振線(xiàn)，折線(xiàn)2是機(jī)組的防喘振線(xiàn)，圖中的點(diǎn)即為機(jī)組當(dāng)前的工作點(diǎn)。該工作點(diǎn)在折線(xiàn)2的右方時(shí)，可認(rèn)為機(jī)組處于正常狀態(tài)，處于折線(xiàn)2的左方，折線(xiàn)1的右方時(shí)，機(jī)組處于臨界狀態(tài)，處于折線(xiàn)1的左方，可認(rèn)為機(jī)組已發(fā)生喘振。這樣，機(jī)組的實(shí)時(shí)狀態(tài)就可以一目了然了。

　　3　控制方案的實(shí)現(xiàn)

　　3.1　CS1000組態(tài)邏輯圖

　　利用CS1000的功能模塊我們可以實(shí)現(xiàn)防喘振控制，其邏輯圖如圖3所示。

圖3　CS1000組態(tài)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

　　圖中：

　　FUNC-VAR模塊—折線(xiàn)函數(shù)模塊，利用給定的點(diǎn)繪出一段折線(xiàn)。

　　PID模塊—PID調(diào)節(jié)器模塊，對(duì)給定的參數(shù)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。

　　CALCU模塊—計(jì)算模塊，可以進(jìn)行編程和計(jì)算的模塊。

　　SPLIT模塊—分程模塊，對(duì)輸出進(jìn)行分程。

　　在邏輯圖中，先根據(jù)喉部差壓及機(jī)組的性能曲線(xiàn)由FUNC-VAR模塊來(lái)確定機(jī)組的喘振折線(xiàn)，經(jīng)過(guò)CALCU模塊進(jìn)行偏置后，就確定了機(jī)組的防喘振曲線(xiàn)。偏置函數(shù)為CPV=BICLINE3.CPV*(1-P01)，式中BICLINE3為喘振線(xiàn)，P01為偏置數(shù)。以防喘振線(xiàn)的值為設(shè)定值，以主風(fēng)出口壓力為測(cè)量值，進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。

　　PID調(diào)節(jié)器BIC1105的輸出信號(hào)進(jìn)CAL07模塊進(jìn)行高選的計(jì)算。以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)的切換，并可保證機(jī)組的安全，防止誤操作。

　　3.2　CS1000組態(tài)程序

　　其程序如下：

　　3.2.1高選程序

　　IF (BIC1105.MV>=HC1105.MV) THEN
  　　 CPV1=BIC1105.MV
　　ELSE
  　　 CPV1=HC1105.MV
　　END IF

　　3.2.2調(diào)節(jié)閥快開(kāi)慢關(guān)程序

　　CPV2=CPV1-P01  
　　IF (CPV2<=-0.1) THEN
 　　  CPV=P01-0.1 比較輸出與當(dāng)前閥位的差值，以判斷閥是關(guān)是開(kāi)
　　ELSE IF (CPV2>=75) THEN
  　　 CPV=P01+75                 
　　ELSE
　　   CPV=CPV1
　　END IF
　　P01=CPV
　　IF ({BIC1105AB.MODE.AUT}) THEN
   　　{BIC1105AB.MODE.CAS}=1
　　END IF

　　其中，P01用來(lái)保存前一周期的閥位輸出值。

　　3.2.3可變?cè)鲆娴某绦?/P>

　　此外，還要增加可變?cè)鲆鎸?shí)現(xiàn)根據(jù)輸入與給定的偏差大小調(diào)節(jié)控制作用的強(qiáng)弱。以保證機(jī)組在接近喘振狀態(tài)時(shí)能加大調(diào)節(jié)幅度，遠(yuǎn)離喘振區(qū)。在遠(yuǎn)離喘振區(qū)時(shí)，可降低調(diào)節(jié)幅度，保持機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。

　　先由函數(shù)CPV=BIC1105.DV*100/BIC1105.SH+48.0確定可變?cè)鲆娴恼劬€(xiàn)函數(shù)BINLINE4，再編寫(xiě)可變?cè)鲆娴某绦蛉缦拢?/P>

　　A1=BICLINE4.CPV/100.0+0.999
　　IF (P01==0) THEN
 　　  A2=BIC1105.P
　　END IF
　　IF (A1>1.0) THEN
　　BIC1105.P=A2/(BICLINE4.CPV*0.04+1.0)通過(guò)修改調(diào)節(jié)器的比例度改變調(diào)節(jié)器作用
 　　  P01=1
　　ELSE
 　　  BIC1105.P=A2
 　　  P01=0
　　END IF

　　程序中，P01=1表示增益增大了，P01=0表示原始增益,程序初始化時(shí)將它置為0。

　　這樣，我們就利用CS1000的功能模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)組的防喘振控制。

　　4　結(jié)束語(yǔ)

　　催化裂化裝置軸流風(fēng)機(jī)的防喘振控制自從運(yùn)用CS1000以來(lái)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，避免了因機(jī)組喘振而造成機(jī)組損壞的情況，還減少了裝置的非正常停工，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)組狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。該機(jī)組防喘振控制系統(tǒng)的投用確保了機(jī)組的安全平穩(wěn)運(yùn)行，確保了裝置的“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿(mǎn)、優(yōu)”運(yùn)行，確保了分公司的經(jīng)濟(jì)效益。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]《User＇s Manual》  YOKOGAWA公司.

　　[2]《壓縮機(jī)自控系統(tǒng)》  西安市藍(lán)溪控制系統(tǒng)工程公司.