无级调量系统在新氢压缩机上的应用

工艺革新

无级调量系统在新氢压缩机上的应用

安士萍

摘要:本文介绍了一种应用在往复式压缩机上的新型气量调节系统HydroCOM,对系统的原理和控制

方案进行简单描述,是一个值得推广的气量调节方法。

关键词:HydroCOM;往复式压缩机;气量无级调节

引言无级气量调节系统,可以实现0-100%全行程范围内压缩机排气量的无级调节。

2)HydroCOM是高度集成的电子控制系统,能够完全嵌入到工厂现有的DCS系统中。

3)液压驱动的执行机构根据4~20mA的控制信号控制进气阀延迟关闭的时间,控制每个行程所需压缩的气量。

4)DCS中的PI控制器根据实际负荷得出4~20mA的控制信号,送给CIU转换成电子指令控制执行机构。

5)在压缩行程的开始阶段,进气阀在卸荷器的作用下保持全开状态,气缸里的气体不被压缩直接回流到进气腔。当发出进气阀关闭指令时,进气阀关闭,气缸里的气体被压缩,到达排气压力排出气缸。装备了HydroCOM系统后,压缩机仅仅对实际需要的气量进行压缩,从而能够最大限度地节约能

图1原系统组成框图

安庆石化100万t/年柴油加氢装置的新氢压缩机由沈阳气体压缩机有限公司制造,型号为4M40,气量调节范围为0、50%、100%。实施一拖三模式运行(一台机同时供I、II、III套加氢装置新氢),2009年新增一套220万t/年蜡油加氢装置后,II套加氢(蜡油加氢)作为备用装置运行,所以新氢压缩机流量有部分结余,为了节约能耗,新氢压缩机(K301/A)新增一套气量无级调节系统。

1、原有的控制方案

源。

3、HydroCOM系统组成

HydroCOM系统主要由中间接口单元CIU(CompressorInterfaceUnit)、液压油站HU(HydraulicUnit)、液压执行器HA(HydraulicActuator)、TDC(TopDeadCenter)传感器及相关附件等组成。

CIU提供执行器HA和用户DCS系统之间的信

装置的新氢压缩机有二台(K301A/B),一开一备。机组把氢气从大约1.47Mpa压缩至7.5Mpa,原机组气量控制方案是通过返回阀和卸荷器来实现流量的调节控制。

2、HydroCOM系统的工作原理

1)HydroCOM系统是专为往复式压缩机设计的20

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号转换处理功能,是连接执行器HA和用户DCS的桥梁。中间接口单元CIU是HydroCOM系统的重要组成部分,通过它的中间转换接口作用,使Hydro-COM系统简化为一个接受4-20mA标准电流信号的调节阀,更易与现有的DCS或其它控制系统集成在一起。

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执行器HA通过卸荷器对气阀产生作用。液压油站HU提供执行器HA动作所需的液压动力。

TDC传感器传递活塞在气缸中的即时位置。EPS提供48VDC电源给执行器HA。

图2系统组成框图

图3增加HydroCOM后的控制方案

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4、增加HydroCOM系统后的控制系统4.1控制逻辑图及其功能4.1.1基本信息

两台压缩机共用三返一旁通阀,设计为一台压缩机的全量,每一级有单独的控制回路,联锁逻辑是

公共部分。

4.1.2一级控制

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图4显示新增加的分程控制功能,将被添加到一级原有的控制逻辑中。

图4一级控制回路

4.1.3二级和三级的控制

图5显示配备HydroCOM后的新的功能,用于二级和三级的控制逻辑。

HydroCOM系统,而高值控制信号用于控制旁通阀。

控制信号输出100%-80%80%to0%

HydroCOM控制信号

20%固定20%to100%

旁通阀控制信号100%to0%(开度)0%(旁通关闭)

100%-分程点=HydroCOM的最低负荷压缩机实际负荷=100%-低选输出信号

图5二级或三级的控制回路

4.2无扰动的切换设计

1)手自动切换按钮处于手动状态时,Hydro-COM为手动调节,压缩机的实际压缩气量已经由HydroCOM进行控制,工艺压力的控制依然由原来的旁通阀实现,所以低选器输出信号完全给了旁通阀。

2)手自动切换按钮从手动变为自动,意味着操作人员希望从旁通阀调节转为HydroCOM自动调节。该切换被激活后,旁通阀按照0.5%的速率逐渐关闭,直到完全关闭;同时,HydroCOM立即接收低选器输出信号成为自动调节,根据PIC控制器的信号补偿因旁通阀关闭引起的流量变化。

3)手自动切换按钮从自动变为手动,意味着操作人员希望从HydroCOM自动调节转为手动调节

一级控制器对控制压缩机的流量非常重要,二级、三级控制器使级间压力保持在设定值。

4.1.4分程功能

一级控制信号既可要用来控制HydroCOM系统,同时也可以用来控制旁通回流阀。

因此,在DCS组态时需要把原有的一级控制信号要通过分程分为两个:一个控制HydroCOM,一个控制旁通阀。

目前旁通阀的控制器信号输出范围从0%-100%。低选器的输出信号与压缩机的负荷相关。(只使用旁通阀时,这个值显示的就是旁通阀的开度。)

使用分程功能时,低值控制信号用于控制22

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和旁通阀的自动调节。该切换被激活后,旁通阀按照0.5%的速率逐渐打开,直到允许接收低选器输出信号,实现无扰动切换;然后,HydroCOM才能正式转为手动状态,在此之前,仍然根据PIC控制器的信号补偿因旁通阀打开引起的流量变化。

4)HydroCOM故障时,系统将自动切除,压缩机为满负荷允许,同时出错信号自动触发分程功能失效,旁通阀立即接收控制器信号,快速进行调整。

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液压油液位低故障

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号。液压油温度高表明液压油站或液压回路故障。

如果液压油液位低,液压油站的液位开关的开关量信号将触发DCS逻辑中液压油液位低故障信号。液压油位低表明液压油站或液压回路有故障或泄漏。

故障处理

上面描述的故障应该有3S的持续时间。3S之4.3逻辑功能

4.3.1正常操作和故障处理时的逻辑功能HydroCOM系统的正常操作需要能够处理故障的逻辑功能配合运行。

HydroCOM本身是一个具备自诊断能力的系统,可以识别内部故障并提供错误和报警信息。而液压油站通过配备的油压变送器和油温变送器提供错误和报警信息。这些错误信息最终都传输到DCS,同液压油站的液位开关信号一起,参与到液压油站启停联锁逻辑中。同时,为了操作的安全性,必要的安全和错误防范措施也将融入到逻辑中去。

4.3.2故障描述中间接口单元故障

当HydroCOM系统的自诊断功能检测到一个或多个电气或电子错误时,CIU的错误报警被触发,CIU报错。这个错误可能将导致压缩机的某个进气阀、压缩机的某一级或整台压缩机被自动卸荷。

液压油站压力低低故障

故障信号通过液压油站上安装的压力变送器在DCS内触发。低油压显示油站故障、泄漏或电气问题。

如果液压油站的输出压力低于60Bar,液压油站上压力变送器的信号将触发DCS逻辑中油压低低故障信号。液压油压力低表明液压油站或液压回路故障或泄漏,HydroCOM执行机构不能继续完全卸载进气阀。

液压油温高高故障

如果液压油油温超过80C,液压油站的温度变送器信号将会触发DCS逻辑中的油温高高故障信

后若故障继续存在,DCS的逻辑功能将自动关闭液压油站。没有油压,压缩机将运行在满负荷状态,旁通阀自动承担对系统的气量控制。

4.3.3报警CIU的报警信号

当执行器内部的温度传感器等不影响系统正常运行的部件出现错误时,HydroCOM系统的自诊断功能将激活CIU报警。HydroCOM系统对压缩机的控制不会因报警而被切除,但应在压缩机的下一个计划停车时间进行相应的维护。

液压油压力低报警

报警信号通过液压油站上安装的压力变送器在DCS内触发。低油压显示油站故障、泄漏或电气问题。

如果HydroCOM系统液压油站的输出压力低于70Bar,液压油站上压力变送器的信号将触发DCS逻辑中油压低报警信号。液压油压力低表示液压油站或液压回路有故障或泄漏。

液压油温度高报警

如果液压油油温超过70C,液压油站的温度变送器信号将会触发DCS逻辑中的油温高报警信号。液压油温度高表明液压油站或液压回路故障。

5、应用情况

在流量满足要求的前提下与原控制程序相比:

原控制程序

新控制程序

负荷%10084.61电流A145120功率KW

1356.156

1122.336

装备了HydroCOM气量无级调节系统的新氢压

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缩机(K301/A),自投用以来,经证明,该系统结构简单、流量可连续变化,三级压缩比能保证恒定,从而保证了压缩机的稳定运行。压缩机的轴功率随着负荷变化而变化,功率消耗下降明显,在HydroCOM控制作用下压缩机负荷下降,节电效果明显。在相同的运行工况下,装备HydroCOM气量无级调节系统的新氢压缩机(K301/A)较另一台压缩机(K301/B)的电流下降了25A以上,6000V的电机每天节电在5611度以上,年可节电达到204多万千瓦时(度),按0.5元/度计算,每年创效102万元人民币。待II套加氢停工以后,新氢机供两套装置氢气,节能效果将更加明显。

参考文献:

[1]往复式压缩机手册[2]贺尔碧格公司

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6、结束语

HydroCOM气量无级调节系统改变了原有的气量调节模式,能实现0-100%全行程范围内压缩机排气量的无扰动调节。改变了大马拉小车的设备运行模式,有效地降低了能耗。

HydroCOM往复式压缩机气量无级

调节系统产品手册内部资料

(作者单位:中石化安庆分公司炼油二部)

市政协副主席高开甲、杨林深入科技创业园

调研战略新兴产业发展情况

3月10日,市政协副主席高开甲、杨林率政协资政会专题调研组一行深入安庆市科技创业园,开展以科技创新推动新兴产业发展专题调研活动。

高开甲、杨林一行实地视察了安庆市高新技术创业服务中心,考察了中心内在孵企业,并召开专题座谈会,分别听取了科技孵化器建设情况汇报、全市科技创新工作情况汇报和中心在孵企业负责人关于发展战略新兴产业的意见和建议。高开甲充分肯定了科技创业园培育科技企业和企业家所取得的成绩,他指出,

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二五发展要靠新型产业的培育,而新型产业的发展离不开科技创新。我们要着力强化科技创新的公众意识,不断完善科技创新的投入机制,紧紧抓住科技创新的重点领域,不断优化产业结构调整,努力提升新型工业化水平,使科技创新工作成为产业发展的跨越点,成为经济发展的增长点,成为社会发展的支撑点,不断开创全市科技创新工作新局面。

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