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莱钢10#空分装置控制系统的设计

   2011-04-25 刘春庆 陈爱业 谈建功 李颖384

  喘振通常表现为快速的流量和压力振荡,使压缩机的流量和压力极其不稳定。由于一般情况下,同时伴随有反向的轴向推力和反向流动,从而造成间隙改变,使压缩机的效率降低,寿命缩短,造成严重危害。莱钢10#制氧机空压机的特性曲线和喘振曲线见下图2。





(1) 快开慢关功能:任何一台机组在发生喘振时,都希望防喘振控制器能快速响应,快速打开防喘振阀门,以防止危险发生;但在关闭阀门的过程中,也希望能慢慢地关闭,以防止发生喘振震荡。快开慢关功能在接到喘振信号后,它能够快速、及时的打开防喘振阀门,在关闭阀门时,控制信号也将以指数函数慢慢关闭阀门。

(2) 手动/自动切换及保护功能:该系统具有手动/自动的无扰动切换功能。另外,在手动方式下,操作员难免会发生误操作,该系统特有的手/自动保护功能便能克服这一缺点,它可以自动检测操作员送来的信号,若信号错误,它便不接收而仍设为默认值,以保证机组的安全运行。

(3) 在喘振控制线A附近进行闭环控制:在软件中建立防喘振控制A线,它在喘振线的C右侧,当压缩机运行在防喘振控制线A右侧时,输出为20 mA,防喘振阀完全关闭;当压缩机操作点即将到达防喘振控制线A时,防喘振算法设计为打开防喘振阀,当操作点缓慢移动时,防喘振控制将以PID回路控制防喘振阀,使操作点保持在控制点处。

(4) 到喘振控制快开线B进行开路控制:在软件中建立了喘振控制快开线B。它在喘振控制线A的左侧,喘振线C的右侧,这对于较大的扰动是有效的,如果防喘振控制无法将操作点保持在控制点处,操作点仍向左移动,一旦到达快开线B,防喘振控制将由控制器输出一阶跃信号,将防喘阀开至预定开度,如果操作点停止移动,控制器信号将以指数函数慢慢增大(慢慢关闭阀门),直到进入PID控制。

3.4 氮气压缩机PLC控制
  采用美国AB SLC5 PLC,主要完成压缩机温度、压力、流量、位移、振动等各种工艺参数的监视、报警;压缩机启动和紧急停车等顺序联锁控制,以及入口导叶和防喘阀的自动调节。

3.5 分子筛的顺序、逻辑控制
  根据分子筛的工艺要求、Freelance2000控制系统控制功能特点和用户的需要,主要完成下列控制功能:分子筛阀门的顺序、逻辑控制;各阀门的位置反馈和监控;电加热器温度联锁控制;运行时间修改;异常报警打印等,使控制更加完善,操作更加简单方便。

3.5.1 顺序、逻辑控制
  根据吸附剂吸附和再生的技术要求,确定分子筛吸附、再生(包括均压、泄压、加温、冷吹)等各阶段的时间。用梯形图的方式编辑控制程序,控制各阶段阀门的开关状态。

3.5.2 位置反馈和监控
  为保证生产安全进行,各阀门增加了位置反馈信号。它由现场电接近开关提供,并在监控画面中显示各阀门状态。为便于区分两分子筛运行和再生状态,将两分子筛及管道画面作成动态显示,同时将四组电加热器的情况也作成动态显示,方便了操作。

3.5.3 电加热器温度控制
  电加热器由两组可控硅组成,分别为主加热器、辅加热器。电加热器内部有一保护开关,出口处有两个温度测点,分别测加热器出口处再生气体温度,加热器的投运主要受这两点温度和分子筛运行阶段控制。

3.5.4 压力联锁控制
  由于吸附和再生的两分子筛内部压力相差很大,直接切换会破坏其内部各层吸附剂结构,因此切换前需要先均压,切换后对要再生的分子筛进行泄压,这部分控制设计为压力联锁控制。均压时压力要高于设定值,均压才能确认,否则程序将停止运行,同时产生异常报警;泄压时压力低于设定值,泄压确认,否则程序也将停止运行,同时产生异常报警,压力确认后才能运行下一段程序。
 
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