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

　　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/發電機，它是否正常運行直接關系到催化裝置的平穩運行，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，進而發展為逆流、持續逆流就會發生毀機的嚴重后果。所以要充分發揮軸流式壓縮機大流量、高效率的優點，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器中的防喘振曲線，作為該調節器的設定值（SP）對主風機出口壓力（PV）實施監控。在主風機出口壓力（PV）接近或低于防喘振設定值時，防喘振調節器就會按PID調節規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現存在如下的缺陷：

　　·  由于防喘振調節器的輸出至兩個放空閥，因此當發生喘振現象時，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。

　　·  防喘振調節在設計上沒有設計成快開慢關的形式，調節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的實時監控，故將防喘振控制系統的控制器由CD600改為CS1000控制器。在CS1000中組態防喘振控制，同時做機組控制點畫面，以實現對機組狀態的實時監測。組態設計原理圖如圖1所示。

圖1   組態設計原理圖

　　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。

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

　　（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實時監控，設計機組狀態畫面如圖2所示。

圖2   機組工作狀態監控圖

　　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，處于折線2的左方，折線1的右方時，機組處于臨界狀態，處于折線1的左方，可認為機組已發生喘振。這樣，機組的實時狀態就可以一目了然了。

　　3　控制方案的實現

　　3.1　CS1000組態邏輯圖

　　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調節器模塊，對給定的參數進行PID調節。

　　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。

　　PID調節器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控制作用的強弱。以保證機組在接近喘振狀態時能加大調節幅度，遠離喘振區。在遠離喘振區時，可降低調節幅度，保持機組的平穩運行。

　　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)通過修改調節器的比例度改變調節器作用
 　　  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的實時監控。該機組防喘振控制系統的投用確保了機組的安全平穩運行，確保了裝置的“安、穩、長、滿、優”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.