进口ITCC控制系统结合国产DCS控制系统在特大型空分设备中的应用

　　1 KDON-50000/72600型空分设备流程及控制系统特点

　　江苏灵谷化工有限公司(以下简称:灵谷化工) KDON-50000/72600型空分设备,是大化肥工程)))45万t合成氨、80万t尿素的配套装置,由杭州杭氧股份有限公司成套,空压机组由陕鼓动力股份有限公司配套,汽轮机由杭州汽轮机股份有限公司生产。空分设备采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、空气增压循环的氧内压缩流程(如图1所示)。

　　以往应用于石油化工行业的特大型空分设备的控制系统大多采用进口ITCC控制系统和进口DCS控制系统来实现设备的安全联锁和控制要求。通过多方面的调研,既考虑到用户生产的特殊性,又考虑到成本投入的实际情况,设计的空分设备控制系统具有以下特点:

　　(1)空分设备的空压机组采用进口ITCC控制系统(综合透平压缩机控制系统),实现转速控制、压缩机防喘振控制、性能控制、负荷控制、机组联锁保护和机组监测控制等多个功能。

　　(2)空分设备的精馏系统采用DCS控制系统,使用数年前国内自行研发成功、拥有自主独立知识产权的ECS100控制系统。

　　(3) ITCC控制系统的信号通过Modbus RTU通信协议以及硬接线方式,实现与DCS控制系统之间的控制与联锁。

　　(4)中控室设置各运转设备的紧急停车按钮台,用于紧急状态下或计算机发生故障时对机组的紧急停车操作。此按钮信号直接送往停车回路,同时记录在DCS控制系统中。

　　2 ITCC控制系统

　　(1)采用一套TS3000系统完成对空压机组的各项控制;

　　(2)控制系统采用三重化TMR结构,具有硬件+软件的表决功能;

　　(3)机组控制系统的电源、通信为冗余配置,控制器为三重冗余配置。

　　3 空压机组的防喘振控制

　　原料空压机和空气增压机由蒸汽轮机/一拖二0驱动,其控制在ITCC控制系统中实现,空压机防喘振控制的工作原理如图2所示。空压机现场防喘振控制原理如图3所示。

　　喘振线是在喘振试验中实际测得,右边的线是防喘振线,也称为喘振控制线,由喘振线向右平移10%得到。喘振线左方的区域是喘振区,喘振控制线右方的区域是安全区。

　　如果系统检测到工作点越过喘振线,表示空压机已经发生喘振,喘振控制线将按照组态参数的大小自动向右调节一定裕度,从而再次加大安全余量。一般情况下设为10%。安全裕度重校还可以复位归零,使控制器回到最初组态预设的初始安全裕度值。

　　图3中有2个/+0符号,右边的/+0表示实际测量的当前工作点(Hx),是根据压缩机的入口流量、入口压力、出口压力,再利用独特的防喘振技术计算得到;左边的/+0是虚拟的徘徊点,是喘振控制器的设定值,它在当前工作点的左侧,并与工作点始终保持某一设定值(由组态时设定)。当徘徊点与喘振控制线重合时,徘徊点将不再左移,这时如果工作点仍向左移动,系统将逐渐打开防喘振阀以防止机组发生喘振。