謝厚恒 （1968-）

　　男，安徽省安慶市人，現就職于安慶石化電儀部項目組，主要負責新建項目儀表專業(yè)部分的技術工作，包括新項目的設計審查、儀表設備采購、設備現場安裝設備調試的技術指導及協調等工作。

　　摘要：公司煉油一部催化裂化裝置軸流風機原防喘振控制系統，使用SMAR公司的多回路智能調節(jié)器CD600來實現。該裝置進行MIP工藝技術改造后，需要提高主風機出口壓力，因此軸流風機增加一級葉輪，機組的性能曲線也隨之變化，防喘振調節(jié)器需要重新設計。為了更好地控制防喘振，同時給工藝生產操作人員提供一個友好的操作界面，將CS1000系統應用于防喘振控制。

　　關鍵詞：防喘振控制方案；CS1000系統；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組配置為：煙機+軸流式壓縮機+電機/發(fā)電機，它是否正常運行直接關系到催化裝置的平穩(wěn)運行，是分公司的經濟效益所在。而大型壓縮機組的防喘振控制，是機組控制的關鍵和核心部分，對于軸流式壓縮機，由于其結構的特殊性，其防喘振控制及保護系統就顯得更加重要，因為一旦喘振得不到及時的遏制，進而發(fā)展為逆流、持續(xù)逆流就會發(fā)生毀機的嚴重后果。所以要充分發(fā)揮軸流式壓縮機大流量、高效率的優(yōu)點，必須同時設計好它的防喘振控制、保護系統，確保機組安全運行。

　　逆流保護是通過邏輯控制系統和防喘振系統的密切聯系，來達到預期的目的的。邏輯系統根據喘振的強弱、持續(xù)時間的長短，進行綜合判斷處理，大致可以分為三個階段，實施以下不同的措施：

　　·  靠防喘振控制系統的調節(jié)來消除喘振工況。

　　·  通過安全運行程序來消除逆流工況。

　　·  在迫不得已的情況下實施自動聯鎖停機程序。

　　防喘振控制是通過設置在防喘振調節(jié)器中的防喘振曲線，作為該調節(jié)器的設定值（SP）對主風機出口壓力（PV）實施監(jiān)控。在主風機出口壓力（PV）接近或低于防喘振設定值時，防喘振調節(jié)器就會按PID調節(jié)規(guī)律控制防喘振放空閥調整至一定開度，從而改變主風機出口壓力，確保主風機入口流量正常，保證主風機在正常狀態(tài)運行。防止產生喘振，我公司原采用CD600作為防喘振的控制器，由于沒有監(jiān)視畫面，所以機組當前的運行工況無法得知，此外，該系統投用運行幾年來還發(fā)現存在如下的缺陷：

　　·  由于防喘振調節(jié)器的輸出至兩個放空閥，因此當發(fā)生喘振現象時，兩個防喘振閥同時打開，使得主風進入再生器的流量急劇下降，低于主風低流量聯鎖的設定值。從而觸動低流量主風自保，造成裝置停工。

　　·  防喘振調節(jié)在設計上沒有設計成快開慢關的形式，調節(jié)防喘振的效果不是很理想。

　　2　控制方案

　　針對存在的問題，對該機組的防喘振系統進行了改造。具體的設計思路如下：

　　（1）針對CD600作防喘振控制不能實現機組狀態(tài)的實時監(jiān)控，故將防喘振控制系統的控制器由CD600改為CS1000控制器。在CS1000中組態(tài)防喘振控制，同時做機組控制點畫面，以實現對機組狀態(tài)的實時監(jiān)測。組態(tài)設計原理圖如圖1所示。

圖1   組態(tài)設計原理圖

　　利用CS1000的折線函數模塊，對壓縮機的性能曲線采用折線法，我們就可確定壓縮機的安全工作區(qū)域，從而可確定機組的防喘振線。以此防喘振線作為設定值，通過PID模塊來進行調節(jié)。

　　（2）通過可變增益來實現輸出的調節(jié)作用。此增益值是可以改變的，來調節(jié)調節(jié)閥動作的快慢，保證機組能在喘振時迅速回到正常狀態(tài)。

　　（3）針對以前的控制信號輸出易使裝置停工的問題，設計輸出改為分程控制。當輸出信號在0~35%時，使小閥打開，30%~100%時大閥打開。使風量不致于防空過量。

　　(4) 為實現對機組的狀態(tài)實時監(jiān)控，設計機組狀態(tài)畫面如圖2所示。

圖2   機組工作狀態(tài)監(jiān)控圖

　　折線1是機組的喘振線，折線2是機組的防喘振線，圖中的點即為機組當前的工作點。該工作點在折線2的右方時，可認為機組處于正常狀態(tài)，處于折線2的左方，折線1的右方時，機組處于臨界狀態(tài)，處于折線1的左方，可認為機組已發(fā)生喘振。這樣，機組的實時狀態(tài)就可以一目了然了。

　　3　控制方案的實現

　　3.1　CS1000組態(tài)邏輯圖

　　利用CS1000的功能模塊我們可以實現防喘振控制，其邏輯圖如圖3所示。

圖3　CS1000組態(tài)設計簡圖

　　圖中：

　　FUNC-VAR模塊—折線函數模塊，利用給定的點繪出一段折線。

　　PID模塊—PID調節(jié)器模塊，對給定的參數進行PID調節(jié)。

　　CALCU模塊—計算模塊，可以進行編程和計算的模塊。

　　SPLIT模塊—分程模塊，對輸出進行分程。

　　在邏輯圖中，先根據喉部差壓及機組的性能曲線由FUNC-VAR模塊來確定機組的喘振折線，經過CALCU模塊進行偏置后，就確定了機組的防喘振曲線。偏置函數為CPV=BICLINE3.CPV*(1-P01)，式中BICLINE3為喘振線，P01為偏置數。以防喘振線的值為設定值，以主風出口壓力為測量值，進行PID調節(jié)。

　　PID調節(jié)器BIC1105的輸出信號進CAL07模塊進行高選的計算。以實現自動和手動的切換，并可保證機組的安全，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調節(jié)閥快開慢關程序

　　CPV2=CPV1-P01  
　　IF (CPV2<=-0.1) THEN
 　　  CPV=P01-0.1 比較輸出與當前閥位的差值，以判斷閥是關是開
　　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用來保存前一周期的閥位輸出值。

　　3.2.3可變增益的程序

　　此外，還要增加可變增益實現根據輸入與給定的偏差大小調節(jié)控制作用的強弱。以保證機組在接近喘振狀態(tài)時能加大調節(jié)幅度，遠離喘振區(qū)。在遠離喘振區(qū)時，可降低調節(jié)幅度，保持機組的平穩(wěn)運行。

　　先由函數CPV=BIC1105.DV*100/BIC1105.SH+48.0確定可變增益的折線函數BINLINE4，再編寫可變增益的程序如下：

　　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)通過修改調節(jié)器的比例度改變調節(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,程序初始化時將它置為0。

　　這樣，我們就利用CS1000的功能模塊實現了對機組的防喘振控制。

　　4　結束語

　　催化裂化裝置軸流風機的防喘振控制自從運用CS1000以來，經現場實際測試，系統運行穩(wěn)定，避免了因機組喘振而造成機組損壞的情況，還減少了裝置的非正常停工，并且實現了對機組狀態(tài)的實時監(jiān)控。該機組防喘振控制系統的投用確保了機組的安全平穩(wěn)運行，確保了裝置的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運行，確保了分公司的經濟效益。

　　參考文獻

　　[1]《User＇s Manual》  YOKOGAWA公司.

　　[2]《壓縮機自控系統》  西安市藍溪控制系統工程公司.