莱芜盈德气体有限公司 胡极苍 山东 莱芜 271100
摘要：文章以莱芜盈德气体有限责任公司25600 Nm3 / H空分装置的控制原理为例展开分析，阐述了在DCS系统上实现空分装置三大机组自动控制的具体方案，希望对业内相关人员有所帮助。
关键词：空分设备；空压机；DCS 系统；自动控制
1概述
莱芜盈德气体有限公司25600 Nm3 / H空分装置采用带空压机和电动增压器的汽轮发电机组，通过采用DCS监控系统。计算机运行控制管理系统采用LCD和键盘操作界面，实现了运行控制和自动联锁三个监控单元，实现了正常运行的三个必要条件，采用控制和自动联锁三个监控单元，实现自动检测、监视和控制三个监控单元的正常运行，具有顺序控制和自动安全保护功能。Foxboro智能自动控制系统的原理是自动控制，用于自动完成三个单元的控制操作。三个控制单元自动控制的主要功能包括油泵启停控制、凝结水的液位自动控制、凝结水水泵控制，进气导叶和吸气压缩机的控制，防喘振系统的控制，自动增压和自动联锁控制。控制压力联锁系统涉及的主要参数包括：压缩机组的机械振动、排量、温度、油压、凝结力、水位，以及卧式压缩机进口喉部的控制压差，进气温度和排气温度及压力的控制。
2控制方案
2.1进口导叶控制
进口导叶控制以空压机+增压器的进口导叶打开80°作为启动条件。当汽轮机一阶升温时，空压机+增压器进口导叶的开度自动降低到20°，此时准备进入加速阶段。
由于冬季气候寒冷，昼夜日照温差大，空压机导叶进口峰值温度为-25℃或以上，进气扇导叶的最大开度一般不受太大限制；当入口温度峰值低于-25℃, 进口风机导叶的最大进口开度将直接受到进口温度值的限制，如下图1所示。在图1中，纵坐标或横坐标为-20° 空气压缩机组的导叶100%全开，纵坐标或横坐标为-15°， 它对应于电机导叶的全开。 该导叶可按贝尔公式中的y=-1/2计算× X+77.5，例如-35° 与最大直径相对应的导叶线开口为95°。
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2.2空压机+增压器防喘振控制
在压缩机出口装有防喘振检测保护器，主要用于准确检测压缩机出口压力和下降斜率。当观测到的下降斜率通常大于设定值时，就认为不再发生实际的涌浪；当探测器在某个区域中监测到喘振，系统将自动发出喘振警报；当空气压力探测器看到两个部件DCS系统喘振，系统将使用命令行同时卸载空气压缩机和空气增压机；当检测到三次浪涌，DCS系统将直接联锁停机。由喘振检测试验曲线得到的空压机保护喘振试验曲线结果如下图3所示。当排气压力监测点失电移至全开排气管路左侧时，失电时，压缩机右侧排气整流阀全开。
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由于环境温差大，需要根据进口温度对防喘振曲线的位置进行补偿。空气压缩机的补偿如图4所示，其中y值对应于补偿的纵向偏移，K是斜率，t是空气压缩机的实际进口温度。在图5中，取25℃ 作为分界点，有两个补偿线斜率，一个是0.05，另一个是0.23，当温度低至－37℃ 另一个高达38.5℃. 根据不同的进气温度，得到一定的偏差百分比，并叠加在纵坐标变量（排气压力）上。
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空压机配件厂家提供的两条抗震喘振调整曲线上的几条线有固定节点，由此可确定以下两条圆虚线为电动机的抗震喘振调整曲线（如电动机图5、6所示），其中图5对应于图3电机的所有展开线，图6对应于图3电机的喉部控制线，将喉部排气温差压力实测值x与喉部温度和压差补偿百分比计算出的喉部排气温差压力修正值y叠加，得到喉部排气压差调整曲线的相应值y。比较由实际喉部测得的实际喉部温度和压差与由温度曲线函数x1得到的实际喉部温度和压差Y1曲线之间的系数→ 如果有，实际喉部温度和压力差系数为0。
如果分压差小于Y1，电磁阀将失去电源。类似地，从曲线X获得的喉部压差Y2→ 图6中的y用作防喘振控制器的PID设定值。当实际测得的喉部压差小于Y2时，排气阀自动开启。增压器模式相同，但计算公式不同，此处略去。
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2.3空压机逆流保护控制
空压机逆流保护止回阀自动切换的工作逻辑，切换方式如表1所示。当空压机未收到停止信号时，停车回流阀自动关闭；同时，当未收到停止制动信号时，汽轮机制动达到额定最高转速，空压机启动，排气门及时关闭，制动到位，未检测到喘振，止回阀开启，其他条件暂停。当止回阀悬浮时，压力损失约为10 kPa。
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2.4油系统控制
2.4.1辅助油泵控制
当汽轮机转速达到额定最高转速时，空分设备辅助油泵油压不低，辅助润滑油泵自动停止。此时，主泵辅助油泵已全部启动，辅助泵主油泵仍处于正常完全停机状态。当汽轮机停机，转速信号小于2rpm时，辅助油泵自动启动。
2.4.2应急油泵控制
当应急汽轮机自动停机时，如果调速信号小于2 rpm或是汽轮机油泵气压低或是汽轮机润滑轴承工作温度高，应急控制油泵停止自动启动。
2.4.3控制油泵控制
如果汽轮机运行正常，控制油压低，控制油泵自动启动。
3结论
当今控制系统的市场竞争越来越激烈，各DCS系统厂商的产品功能也越来越强大。在过去压缩机控制系统主要通过监测、控制和联锁进行控制主要在ITCC系统中完成。在莱芜25600Nm3 / H空气分离项目中，机组的工艺参数操作、控制、联锁在DCS系统中完成，从而降低ITCC系统的投资，减少了维护成本和节省了备件的成本。从调试运行效果来看，DCS系统能承担三台机组的控制和联锁，保证用户安全稳定生产。
参考文献
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