利用某系统实现某增压机的自动扼制

　　一，概述增压机是采用空气增压循环的内压缩流程形式的空分设备之一。内压缩流程空分设备利用增压机提供增压空气来汽化液氧，通过换热的方式将能量传递给氧气。经增压机增压后的空气与返流的氧，氮和污氮换热后，节流进入下塔进行精馏。增压机自动调节被调参数的能力，会对工况产生重要的影响。另外，离心式压缩机存在喘振和阻塞两个特殊工况，其中喘振所造成的后果非常严重，它会使压缩机转子经受交变应力作用而断裂，使极间压力失常而引起强烈振动，导致密封及推力轴承损坏，所以要尽力防止压缩机进入喘振工况。因此，增压机自动控制的目的就是要保证被调参数能满足工况变化的要求，同时保证机器工作在稳定工况范围。

　　/h空分项目采用的是霍尼韦尔公司的PKS系统，因不同公司或者不同版本的控制系统存在独立的设计思想，相同的控制方案在不同的控制系统中，实现的方式也就不同，如何设计控制方案的结构，以*可靠，严密，简洁的方式去实现增压机的控制，是设计的核心工作。

　　二，Atlas增压机自动控制说明1.简介目前内压缩流程空分设备中采用的增压机为四级压缩，分两段调节，Atlas增压机流程。

　　2.Atlas增压机的控制原理压缩机包括起动，运行和停止三个主要不同的过程，喘振工况作用在这三个不同的过程中，要避免喘振的发生，又要保证机器在这三个过程中状态稳定，针对这个问题，Atlas的增压机各段的入口导叶和回流阀采用了如下所述的控制方法。

　　一段入口导叶主要由电流控制器，一段排气压力控制器和手动控制器控制。

　　二段入口导叶主要由二段排气压力控制器和手动控制器控制。

　　一段回流阀主要由一段防喘振控制器，一段排气压力控制器，一段入口压力控制器和手动控制器控制。

　　二段回流阀主要由二段防喘振控制器，二段排气压力控制器，二段入口压力控制器和手动控制器控制。

　　起动前，增压机的一段与二段入口导叶处于机械零位，该值由调试工程师定在不同的位置。一段与二段回流阀全开。

　　起动后，当压缩机起动平稳，电控允许加载信号发出后，同时按一定速率开两段导叶到*小运行位置（从能耗角度看，可以调整为根据实际工况需要的变化值）。

　　在压缩机起动前到导叶开到*小运行位置后的过程中，对于一段入口导叶，它的电流控制器处于Auto状态，此时工作电流远远小于设定值，控制器处于允许开大导叶的状态。其排气压力控制器处于Man模式，输出值设为0，手动控制器输出设为0.对于二段入口导叶，其排气压力控制器处于Man状态，其输出值设为0，手动控制器输出设为0.对于一段和二段回流阀，其排气压力控制器均处于Man状态，输出设为100%.两段的入口压力控制器设在Auto状态，当入口导叶开到*小运行位置，一段入口压力测量值大于设定值，一段入口压力控制器处于允许回流阀关小的状态。两段的防喘振控制器均投在Auto状态，当两段入口导叶开到*小运行位置后，这两个控制器的测量值开始大于设定值，均处于允许关小回流阀的状态。

　　升压过程，运行较稳定后，开始将增压机一段出口压力升至工作压力，缓慢关小回流阀（可分为手动升压和自动升压），当出口压力达到设定值或者出口流量达到控制值，回流阀不再关小，由排气压力控制器或者防喘振控制器作用。一段升压结束后，二段入口压力才能达到要求，等运行稳定后，开始将增压机二段出口压力升至工作压力。升压过程和一段类似。

　　升压结束，压缩机在正常运行过程中，两段导叶和回流阀的控制器（除手动控制器和入口导叶的排气压力控制器）均处于Auto状态，各控制器进行PID调节。

　　当空分用气量增大，任何一段的回流阀开度小于5%后，其对应回流阀的排气压力控制器的设定值会增加0.08bar（1bar=105 Pa，下同），对应的入口导叶的排气压力控制器由Man转为Auto模式。当空分用气量减少，任何一段的回流阀开度大于0.2%后，其对应回流阀的排气压力控制器的设定值会减少0.08bar，对应的入口导叶的排气压力控制器由Auto转为Man模式。

　　压缩机停车分为故障停车和有计划停车。故障停车时，两段回流阀迅速开到100%，按一定速度关入口导叶到*小运行位置，如果电动机停止运转，再按一定速度关到0.有计划停车时，按一定速度开回流阀到100%，同时按一定速度关入口导叶到*小运行位置，电动机停止后，再慢关入口导叶到0. Atlas增压机的控制方案的主要特点有：加载时将入口导叶和回流阀分开动作，避免了因两者同时动作时速度匹配不好，工作点波动较大，容易卸载的情况，使加载过程非常平稳。不足之处是，入口导叶直接开到*小运行位置，在空分用量较小时，不太经济。在正常运行过程中，随着用气量的变化调整回流阀排气压力的设定值，以及改变入口导叶排气压力控制器的调节模式，这样的"解耦"方式，使得工况变化时，入口导叶和回流阀分别调整，调节效果更加稳定。另外，Atlas增压机的防喘振控制器的设计区别于其他国外的机组。

　　三，霍尼韦尔PKS自动控制系统1.系统简介ExperionPKS过程知识系统是Honeywell*新一代的过程自动化系统，它将人员与过程控制，经营和资产管理融合在一起。该系统主要由高性能服务器，操作站，控制器，过程控制网络组成。该项目选用了ExperionPKS3.0软件版本，过程控制网络采用了容错以太网结构。

　　2.功能实现根据前面所述的增压机的控制原理，结合HoneywellPKS301控制系统的特点，以CM（控制回路）实现控制功能为主，SCM（顺序控制回路）实现全过程引导为辅的设计思想。

　　其中以一段控制设计进行说明。

　　利用CM（控制回路）实现了一段入口导叶和回流阀的控制功能。

　　其设计思路是：使用2个RAMPSOAK块，实现不同阶段入口导叶的开启和关闭，1个RAMPSOAK块实现回流阀的开启和关闭。使用PID块实现常规的PID调节。使用AUTOMAN块实现手动操作器的功能。使用OVRDSEL块实现对输入数据高值或低值的选择，通过对OVRDSEL块不同公式的选择实现控制数据的正确传递。其中入口导叶控制回路中利用了一个AUXCALC块，对*终的输出数据进行计算，结果输出到入口导叶的AO点，对入口导叶的开度进行控制。"解耦"控制，在入口导叶中，利用排气压力控制器PID块（BLOCK5）的功能，当回流阀开度大于5%时，切换该PID块到Man工作模式，当回流阀开度小于0.2%时，切换PID块到Auto模式；回流阀使用SWITCH块，当回流阀开度大于5%，输出正常工作的SP值作为排气压力控制器PID块（BLOCK16）的SP（设定值），当回流阀开度小于0.2%时，SWITCH块输出SP+0.08bar的值作为排气压力控制器（BLOCK16）

　　的SP（设定值）。

　　在开车，运行，停止的过程中，各功能块的动作通过SCM（顺序控制回路）进行引导，实现全过程的安全，正确的控制。

　　在准备开车前，把SCM（顺序控制回路）编写的程序投入运行状态，程序首先对一段入口导叶和回流阀的各功能模块的状态和输出值进行初始化，保证在开车时入口导叶位于机械零位，回流阀开度为100%.当空压机电动机开始运行，电控允许加载信号到，入口导叶的RAMPSOAK块（BLOCK1）工作，开入口导叶到*小运行位置。该过程要判断增压机是否停车，如果停车，程序跳到停车步，缓慢关入口导叶到机械零位，准备下次重新开车。

　　如果空压机运行正常，入口导叶开到*小运行位置后，等待操作人员进行升压指令。在这个等待过程中，如果出现停车，程序跳到停车步。如果运行正常，操作人员可以选择自动升压或者手动升压。手动升压时，由SCM中的指令将回流阀的手动控制器（BLOCK13）

　　置于手动状态，相应调整其他模块的状态和输出值，操作人员通过操作该手动控制器，慢慢关小回流阀，在此期间，回流阀的防喘振控制器（BLOCK18），入口压力控制器（BLOCK17）和排气压力控制器（BLOCK16）均处于工作状态。自动升压时，回流阀通过爬坡器（BLOCK12）自动关小回流阀，其间，回流阀的防喘振控制器（BLOCK18），入口压力控制器（BLOCK17）和排气压力控制器（BLOCK16）均处于工作状态。

　　排气压力达到用户要求后，回流阀处于防喘振控制器（BLOCK18），入口压力控制器（BLOCK17）和排气压力控制器（BLOCK16）的共同作用下，用户可以根据需要调整出口压力，排气压力控制器（BLOCK16）的PID作用会自动调节。回流阀全关之后，入口导叶的排气压力控制器（BLOCK5）才从Man模式切换到Auto模式，通过PID作用自动调节入口导叶，此时，回流阀的排气压力控制器（BLOCK16）的SP值（设定值）自动调高0.08bar.当出口压力升高，回流阀开度大于5%时，回流阀的排气压力控制器（BLOCK16）的SP值（设定值）自动恢复为原来的设定值，入口导叶的排气压力控制器（BLOCK5）会从Auto模式自动切换到Man模式，由操作人员缓慢关小入口导叶。

　　在正常生产过程中，SCM（顺序控制回路）会通过指令判断系统是否存在故障，以及操作人员是否发出计划卸载的指令。当判断整套生产系统出现故障时，SCM（顺序控制回路）会执行相应的故障处理过程。如果是计划卸载，回流阀由爬坡器（BLOCK12）作用缓慢打开，同时入口导叶由爬坡器（BLOCK8）作用缓慢关小。当回流阀完全打开，入口导叶关到*小运行位置后，如果需要继续升压，程序会跳转到前面的升压步，由操作人员进行选择。如果机组电动机已经停止，则SCM（顺序控制回路）会执行停车过程，缓慢关入口导叶到机械零位。到此，整个SCM（顺序控制回路）的执行过程就全部结束。下次重新开车时，由相关操作人员将SCM的状态置于RUNNING状态，程序开始执行。

　　四，运行情况柳钢40000m3/h空分在2010年1月出氧运行至今，该增压机运行状况平稳，自动升压过程稳定，通常一次自动升压成功，运行期间，PID调节正常，平稳，对后续工况影响较小，故障情况动作及时。从整个运行过程观察及用户反馈来看，用霍尼韦尔的PKS301系统实现Atlas增压机的控制方案的效果还是比较好，调节可靠，升压卸载过程平稳，故障处理及时，以及变工况情况时压缩机调节及时，对整套空分装置安全平稳的运行发挥了比较重要的作用。