论文部分内容阅读
【摘 要】在焦炉气制甲醇过程中，气体压缩机组是工艺系统的重要组成部分，它担负着输送焦炉气、氧气空气等气体并将其压力提高到一定水平的功能，在焦炉气甲醇厂中应用广泛。应用PLC技术，对气体压缩机组的联锁系统进行编程控制，可以有效地提高机组运行的安全性和可靠性。文章针对PLC技术在气体压缩机组中的应用进行了分析。
【关键词】PLC；焦炉气甲醇厂；气体压缩机组；联锁系统
1.离心式压缩机联锁控制系统
离心式二合一压缩机在焦炉气制甲醇生产过程中，对于合成气和循环气的压缩以及运输具有重要作用，是重要生产设备。二合一压缩机结构较为复杂，转速高，由汽轮机拖动系统、透平系统、压缩机系统以及过程工艺控制系统等组成。该设备的稳定可靠运行对于甲醇厂的正常生产有着至关重要的作用，在生产中要保证二合一压缩机组的无故障、连续平稳运行。
由图1可以看出，压缩机组布置压力（P）传感器、温度（T）传感器、流量（Qv）传感器、振动（m/s2）传感器、速度（V）传感器以及液位（H）传感器。传感器通过I/O（输入输出）模块，进行接收采集压缩机组的程逻辑控制器）系统。由PLC系统对数字信号进行分析并加以判断，产生机构动作指令，通过网络将动作指令传递给调速系统从而产生动作，对压缩机动作机构进行控制。如果传入PLC的数据经过计算和逻辑分析后，并不需要对联锁停车或者开车动作做出指令，则调速机构不动作。目前，在甲醇厂二合一压缩机PLC联锁控制系统的应用中，多采用冗余系统进行设计。冗余系统分为双重冗余系统以及多重冗余系统，采用冗余系统的主要目的是降低由于PLC系统CPU等部件发生问题后导致系统停运的可能性。当系统主CPU出现问题后，辅助CPU可以从热备状态直接切入正常使用状态，而不产生扰动。
2.联锁控制系统的组成
压缩机联锁控制系统主要分为两大部分：其一为气路系统，其二为油路系统。
2.1气路系统
压缩机联锁控制系统的气路控制系统主要由主参数测量系统、机构动作保护系统以及气路防喘振控制系统。
2.1.1主参数测量系统
该系统主要测量进入压缩机的焦炉气主要参数，包括气体入口温度、压力、流量，气体出口的温度、压力报警点测量值，利用取得的参数，对压缩机组状态进行判定，使压缩机组能够更加良好的运行。
2.1.2机构动作保护装置
该装置主要完成三方面任务，压缩机开车必备条件判定，压缩机正常停车必备条件判定以及故障及临时停车必备条件判定等，即完成PLC系统逻辑关系计算与判定。（1）开车必备条件：主要对压缩机润滑油压机冷却水压、润滑油温进行判定，当离心压缩机润滑油压及冷却水压均高于0.2MPa，同时油温高于27℃，且压缩机上定子加热器关停状态，防喘振调节阀全部打开，汽机速关阀全开，一级密封气处于全关状态时，此时开机运行。防喘振调节阀在机组运行过程中自动调节，此时联锁报警自动启动，凝结水备用泵开始进入投用状态，润滑油泵启用。（2）正常停车条件：当压缩机组工作完毕或出现异常工况时，机组接收停机命令，开始停机动作。（3）故障性停车：该种停车即动用联锁控制系统，故称联锁停车。当机组故障时，向PLC系统发出故障信号，系统向调速机构发出联锁停车动作信号，当停车信号未经复位时，机组将始终处于停机状态。
2.1.3防喘振控制系统
喘振是指当压缩机负荷过低时，气体输送量变化较大，时大时小，导致强烈的震荡现象。为此，防喘振系统应当控制机组进气量始终维持在喘振气量之上，避免喘振现象发生，对机组产生破坏性影响。
2.2油路系统
2.2.1润滑油系统
该系统向机组正常运行提供润滑油，防止干烧及振动现象。该系统主要包括油箱、润滑油泵、各种阀门以及油位、油温测量仪器等。当机组启动、停车或者连锁停车时，该系统向PLC系统发出信号。
2.2.2高位油箱
该高位油箱在除氧层布置，为备用油源，主要解决机组停机后各油泵无法正常进入工作状态时的润滑工作或者当系统主油箱缺油或发生漏油时，由PLC发送来的动作信号进行动作，进而对系统进行补油。
2.2.3阀门系统
该系统主要应用于离心压缩机透平的油压控制，对过大的油泵出口压力进行PID反馈调节，使之恢复正常水平，保证机组正常高效运行。
2.2.4检测系统
主要用于采集机组各种参数信息，并向PLC发送数字参量；同时还有显示设备，用于观察和警报。油泵压力主要利用压力表进行检测，油温的检测采用压力传感器，油箱液位的检测采用液位计进行检测，当各参量超出正常值的范围时，将会向PLC发送故障信号，进行报警。
3.压缩机组PLC系统的应用及发展
通过上述讨论，压缩机组中PLC系统主要由交换机等设备组成，主要的编程控制部分包括机组启停控制模块、主油泵、辅助油泵启停控制模块、空压机负荷控制模块、模数转换模块、参量采集模块、故障停车模块等。
4.结语
PLC控制系统应用于焦炉气甲醇厂，对于提高焦化厂自动化作业水平，降低人工投入具有重要作用。PLC系统在合成气和循环气二合一压缩机组自动控制、联锁停机及防喘振系统中的应用，大大提高了机组运行的可靠性和安全性，对于故障反应快速，能够有效避免机组故障带来的更大的经济损失。 [科]
【参考文献】
[1]杨俊峰，翟自宝，刘文.焦炉气压缩机联锁系统的改进[J].数字技术与应用，2014，（4）.
[2]辛勇，祝天华，杜小庆.焦炉设备PLC控制系统优化[J].数字技术与应用，2014，（5）.
[3]苗贵仓.施耐德PLC控制系统在邯钢西区焦化厂的应用[J].金属世界，2013，（2）.
【关键词】PLC；焦炉气甲醇厂；气体压缩机组；联锁系统
1.离心式压缩机联锁控制系统
离心式二合一压缩机在焦炉气制甲醇生产过程中，对于合成气和循环气的压缩以及运输具有重要作用，是重要生产设备。二合一压缩机结构较为复杂，转速高，由汽轮机拖动系统、透平系统、压缩机系统以及过程工艺控制系统等组成。该设备的稳定可靠运行对于甲醇厂的正常生产有着至关重要的作用，在生产中要保证二合一压缩机组的无故障、连续平稳运行。
由图1可以看出，压缩机组布置压力（P）传感器、温度（T）传感器、流量（Qv）传感器、振动（m/s2）传感器、速度（V）传感器以及液位（H）传感器。传感器通过I/O（输入输出）模块，进行接收采集压缩机组的程逻辑控制器）系统。由PLC系统对数字信号进行分析并加以判断，产生机构动作指令，通过网络将动作指令传递给调速系统从而产生动作，对压缩机动作机构进行控制。如果传入PLC的数据经过计算和逻辑分析后，并不需要对联锁停车或者开车动作做出指令，则调速机构不动作。目前，在甲醇厂二合一压缩机PLC联锁控制系统的应用中，多采用冗余系统进行设计。冗余系统分为双重冗余系统以及多重冗余系统，采用冗余系统的主要目的是降低由于PLC系统CPU等部件发生问题后导致系统停运的可能性。当系统主CPU出现问题后，辅助CPU可以从热备状态直接切入正常使用状态，而不产生扰动。
2.联锁控制系统的组成
压缩机联锁控制系统主要分为两大部分：其一为气路系统，其二为油路系统。
2.1气路系统
压缩机联锁控制系统的气路控制系统主要由主参数测量系统、机构动作保护系统以及气路防喘振控制系统。
2.1.1主参数测量系统
该系统主要测量进入压缩机的焦炉气主要参数，包括气体入口温度、压力、流量，气体出口的温度、压力报警点测量值，利用取得的参数，对压缩机组状态进行判定，使压缩机组能够更加良好的运行。
2.1.2机构动作保护装置
该装置主要完成三方面任务，压缩机开车必备条件判定，压缩机正常停车必备条件判定以及故障及临时停车必备条件判定等，即完成PLC系统逻辑关系计算与判定。（1）开车必备条件：主要对压缩机润滑油压机冷却水压、润滑油温进行判定，当离心压缩机润滑油压及冷却水压均高于0.2MPa，同时油温高于27℃，且压缩机上定子加热器关停状态，防喘振调节阀全部打开，汽机速关阀全开，一级密封气处于全关状态时，此时开机运行。防喘振调节阀在机组运行过程中自动调节，此时联锁报警自动启动，凝结水备用泵开始进入投用状态，润滑油泵启用。（2）正常停车条件：当压缩机组工作完毕或出现异常工况时，机组接收停机命令，开始停机动作。（3）故障性停车：该种停车即动用联锁控制系统，故称联锁停车。当机组故障时，向PLC系统发出故障信号，系统向调速机构发出联锁停车动作信号，当停车信号未经复位时，机组将始终处于停机状态。
2.1.3防喘振控制系统
喘振是指当压缩机负荷过低时，气体输送量变化较大，时大时小，导致强烈的震荡现象。为此，防喘振系统应当控制机组进气量始终维持在喘振气量之上，避免喘振现象发生，对机组产生破坏性影响。
2.2油路系统
2.2.1润滑油系统
该系统向机组正常运行提供润滑油，防止干烧及振动现象。该系统主要包括油箱、润滑油泵、各种阀门以及油位、油温测量仪器等。当机组启动、停车或者连锁停车时，该系统向PLC系统发出信号。
2.2.2高位油箱
该高位油箱在除氧层布置，为备用油源，主要解决机组停机后各油泵无法正常进入工作状态时的润滑工作或者当系统主油箱缺油或发生漏油时，由PLC发送来的动作信号进行动作，进而对系统进行补油。
2.2.3阀门系统
该系统主要应用于离心压缩机透平的油压控制，对过大的油泵出口压力进行PID反馈调节，使之恢复正常水平，保证机组正常高效运行。
2.2.4检测系统
主要用于采集机组各种参数信息，并向PLC发送数字参量；同时还有显示设备，用于观察和警报。油泵压力主要利用压力表进行检测，油温的检测采用压力传感器，油箱液位的检测采用液位计进行检测，当各参量超出正常值的范围时，将会向PLC发送故障信号，进行报警。
3.压缩机组PLC系统的应用及发展
通过上述讨论，压缩机组中PLC系统主要由交换机等设备组成，主要的编程控制部分包括机组启停控制模块、主油泵、辅助油泵启停控制模块、空压机负荷控制模块、模数转换模块、参量采集模块、故障停车模块等。
4.结语
PLC控制系统应用于焦炉气甲醇厂，对于提高焦化厂自动化作业水平，降低人工投入具有重要作用。PLC系统在合成气和循环气二合一压缩机组自动控制、联锁停机及防喘振系统中的应用，大大提高了机组运行的可靠性和安全性，对于故障反应快速，能够有效避免机组故障带来的更大的经济损失。 [科]
【参考文献】
[1]杨俊峰，翟自宝，刘文.焦炉气压缩机联锁系统的改进[J].数字技术与应用，2014，（4）.
[2]辛勇，祝天华，杜小庆.焦炉设备PLC控制系统优化[J].数字技术与应用，2014，（5）.
[3]苗贵仓.施耐德PLC控制系统在邯钢西区焦化厂的应用[J].金属世界，2013，（2）.