前言
撫順乙烯化工有限公司空分裝置空壓機(jī)防喘振控制系統(tǒng)原來采用FOXBORO盤前二次表來實(shí)現(xiàn)，并采用繼電器實(shí)現(xiàn)其相關(guān)聯(lián)鎖邏輯功能，實(shí)現(xiàn)手段不僅落后，維護(hù)工作量大，而且還經(jīng)常出現(xiàn)原因不明的意外停車，防喘振控制系統(tǒng)運(yùn)行也不理想。該裝置原控制系統(tǒng)發(fā)生爆炸事故之后，現(xiàn)在采用美國GE Fanuc公司的90-30雙機(jī)熱備型PLC來實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的防喘振功能和機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)，使用觸摸屏來實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和操作功能?，F(xiàn)在不僅操作直觀方便、停車原因明確，也使空壓機(jī)的防喘振系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加完善，機(jī)組運(yùn)行更加平穩(wěn)。
空壓機(jī)工藝簡介
撫順乙烯空分裝置采用法國空氣液化公司的專利，該裝置以空氣為原料，經(jīng)過過濾、壓縮、凈化、精餾、蒸發(fā)等工序，最后分離出產(chǎn)品氧氣和產(chǎn)品氮?dú)狻Ｎ氲脑峡諝饨?jīng)過濾后除去灰塵和雜質(zhì)，過濾后的空氣由空氣壓縮機(jī)K601進(jìn)行壓縮，加壓后送往下游凈化崗位。空壓機(jī)K601系離心式壓縮機(jī)，由電機(jī)帶動(dòng)，分兩級壓縮，兩級分置于電機(jī)兩側(cè)即K601A和K601B?？諌簷C(jī)K601設(shè)計(jì)流量為31500 Nm3/h，功率為3200kw，轉(zhuǎn)速為1450rpm,由法國蘇爾壽（SULZER）公司制造。
喘振現(xiàn)象的產(chǎn)生
壓縮機(jī)在工作過程中，當(dāng)入葉輪的氣體流量小于機(jī)組該工況下的最小流量（即喘振流量）限時(shí)，管網(wǎng)氣體會(huì)倒流至壓縮機(jī)，當(dāng)壓縮機(jī)的出口壓力大于管網(wǎng)壓力時(shí)，壓縮機(jī)又開始排出氣體，氣流會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生周期性的振蕩，具體體現(xiàn)在機(jī)組連同它的外圍管道一起會(huì)作周期性大幅度的振動(dòng)，這種現(xiàn)象工程上稱之為喘振。
喘振是離心式壓縮機(jī)的固有特性，當(dāng)發(fā)生喘振時(shí)需采取措施降低出口壓力或增大入口流量，盡量降低喘振時(shí)間。為了確保壓縮機(jī)穩(wěn)定可靠地工作，防止用量波動(dòng)發(fā)生喘振，該裝置設(shè)計(jì)了防喘振放空閥，當(dāng)下游工藝設(shè)備空氣用量減少或壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振時(shí)，可由放空閥減量放空來平衡。
防喘振方案的實(shí)施
a、防喘振控制系統(tǒng)描述
1． 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用GE Fanuc 9030 PLC 作數(shù)據(jù)采集和控制，為了保證系統(tǒng)的可靠性，控制部分采用雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)，電源、CPU、通訊模塊和通訊總線、以太網(wǎng)通訊模塊等都是冗余的，通過GBC網(wǎng)絡(luò)通訊模塊與雙機(jī)熱備軟件共同起作用，從而實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備功能，保證系統(tǒng)的高可靠性。
數(shù)據(jù)采集部分配置兩層10槽機(jī)架，第一層為帶CPU的10槽I/O機(jī)架，另一層為隸屬于第一層機(jī)架的10槽I/O擴(kuò)展機(jī)架，兩層機(jī)架之間通過擴(kuò)展電纜進(jìn)行連接和通訊。雙機(jī)熱備部分與數(shù)據(jù)采集部分利用Genius Bus Controller (GBC)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊通過Genius雙總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的通訊與傳輸。
現(xiàn)場的各類模擬信號、電磁閥閥位回訊和報(bào)警接點(diǎn)信號、PLC輸出到現(xiàn)場電磁閥的起停信號等均通過端子排與PLC I/O模塊相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制。
上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件選用觸摸屏，操作系統(tǒng)為WINDOWS NT 4.0，運(yùn)行的監(jiān)控軟件為基于WINDOWS NT 的CIMPLICITY Server版（700點(diǎn)），來實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和操作功能。這臺監(jiān)控站即可以作為工程師站用來組態(tài)各類畫面，又可以作為操作站便于操作人員進(jìn)行操作和監(jiān)視。同時(shí)它又是一臺服務(wù)器，本系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)均存儲在此服務(wù)器的硬盤中，在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理和存取操作。上位機(jī)（通過網(wǎng)卡）和PLC（通過以太網(wǎng)通訊模塊）之間使用通用的標(biāo)準(zhǔn)10M以太網(wǎng)進(jìn)行通訊連接。
2．系統(tǒng)的優(yōu)化
為了使PLC能夠快速執(zhí)行PID算法，并實(shí)時(shí)刷新計(jì)算輸出，我們選用PLC 9030中的高檔模塊CPU351來完成。利用PLC編程軟件LogicMaster提供的梯形圖功能，來實(shí)現(xiàn)防喘振算法和相關(guān)聯(lián)鎖邏輯功能。
現(xiàn)場導(dǎo)致壓縮機(jī)停車的條件很多，在控制系統(tǒng)改造前還經(jīng)常出現(xiàn)原因不明的意外停車,此次改造，我們在軟件中增加聯(lián)鎖停車事故第一信號的捕獲功能，使壓縮機(jī)停車原因具體、明確，便于事故分析，收到很好的效果。
為了便于現(xiàn)場操作和維護(hù)，將PLC硬件和工藝操作用的觸摸屏均安裝在防爆控制柜上，將防爆控制柜安裝在壓縮機(jī)附近的現(xiàn)場操作室里。
b、防喘振控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
PLC系統(tǒng)選用GE Fanuc的9030系列控制系統(tǒng)，性能優(yōu)良，性價(jià)比高。
PLC系統(tǒng)具有雙機(jī)熱備功能，實(shí)現(xiàn)PLC主機(jī)冗余、電源冗余、通訊模塊和通訊總線冗余，主機(jī)、從機(jī)可無擾動(dòng)切換，增加了系統(tǒng)的可靠性。
上位機(jī)與PLC之間通過10Mb/S的高速以太網(wǎng)ETHERNET實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚?、可靠?br/>
系統(tǒng)具有強(qiáng)大的通訊功能，支持多種通訊總線協(xié)議，具有開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可與其它廠家的PLC和DCS進(jìn)行通訊。
系統(tǒng)具有容錯(cuò)能力和強(qiáng)大的自診斷功能。
PLC的微處理器選用高性能的INTEL處理器，系統(tǒng)運(yùn)行速度高，可達(dá)0.22ms/K指令。能快速執(zhí)行PID算法，并實(shí)時(shí)刷新計(jì)算輸出。
PLC具有功能強(qiáng)大的梯形圖編程軟件LogicMaster，可實(shí)現(xiàn)防喘振算法和相關(guān)聯(lián)鎖邏輯功能。
聯(lián)鎖停車事故第一信號的捕獲功能。
結(jié)束語
新的防喘振控制系統(tǒng)自投用后，運(yùn)行效果一直很好，壓縮機(jī)沒有發(fā)生喘振現(xiàn)象，壓縮機(jī)停車原因明確，機(jī)組運(yùn)行更加平穩(wěn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
