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1、ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系离心式压缩机综合控制与安全联锁系统在石油化工装置设计中的应用统在石油化工装置设计中的应用中石化工程建设公司仪控室中石化工程建设公司仪控室SEI)2019 年年 5 月月 ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统1 1 前言前言 中石化工程建设公司仪控室长期以来一直关注着中石化工程建设公司仪控室长期以来一直关注着Triconex TMRTriconex TMR硬件系统的发展和软件系统的开发，硬件系统的发展和软件系统的开发，
2、并与康吉森自动化设备技术公司在国内、国外工程并与康吉森自动化设备技术公司在国内、国外工程项目上有着长期良好的合作，取得了显著的成果。项目上有着长期良好的合作，取得了显著的成果。通过共同努力，已在某些工艺控制技术上开发出具通过共同努力，已在某些工艺控制技术上开发出具有自主知识产权的专用控制系统，如并列式反再连有自主知识产权的专用控制系统，如并列式反再连续重整装置的专用控制系统续重整装置的专用控制系统CCRCSCCRCS。ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统 近十年来，近十年来，TriconexTriconex公司的公司的TS3000TS3000三重
3、化冗余三重化冗余容错系统在国内众多领域逐步得到广泛的应用，在容错系统在国内众多领域逐步得到广泛的应用，在我公司设计的诸多石油化工项目中，有相当多的工我公司设计的诸多石油化工项目中，有相当多的工艺装置、往复式压缩机及离心式压缩机的控制与联艺装置、往复式压缩机及离心式压缩机的控制与联锁系统都采用了锁系统都采用了TriconexTriconex公司的硬件系统，特别是公司的硬件系统，特别是在离心式压缩机、烟气轮机等透平转动设备的在离心式压缩机、烟气轮机等透平转动设备的ITCC/SISITCC/SIS综合控制与安全联锁系统上综合控制与安全联锁系统上Integrated Integrated Turbin
4、e-Compressor Control/Safty Instrment Turbine-Compressor Control/Safty Instrment System)System)，基本上都是采用，基本上都是采用TriconexTriconex公司公司TS3000TS3000的硬的硬件平台和件平台和Tristation 1131Tristation 1131软件系统。软件系统。ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统2 ITCC/SIS2 ITCC/SIS综合控制与联锁系统目前的应用状况综合控制与联锁系统目前的应用状况 近年来，国内压缩机的控
5、制与联锁从分离仪表系近年来，国内压缩机的控制与联锁从分离仪表系统发展到统发展到ITCC/SISITCC/SIS综合控制与联锁系统综合控制与联锁系统,是一个很大是一个很大的进步。随着的进步。随着ITCC/SISITCC/SIS综合控制与联锁系统应用技综合控制与联锁系统应用技术的成熟和石油化工装置控制系统一体化发展的要术的成熟和石油化工装置控制系统一体化发展的要求，石油化工装置的安全仪表系统的总体设计方案求，石油化工装置的安全仪表系统的总体设计方案也在进一步按此要求调整：也在进一步按此要求调整：装置与机组安全仪表装置与机组安全仪表SISSIS系统的综合设计，特别系统的综合设计，特别是是 ITCC/
6、SIS ITCC/SIS综合控制与联锁系统的设计方案，按功综合控制与联锁系统的设计方案，按功 能、硬件分离，资源共享的原则，最大限度发挥能、硬件分离，资源共享的原则，最大限度发挥 高性能冗余容错控制器的功能。高性能冗余容错控制器的功能。ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统 ITCC/SIS综合控制与联锁系统的应用已从国内沈 汽、陕鼓等国产压缩机组拓展到引进透平压缩机，使进口压缩机与国产压缩机、工艺装置的联锁系 统实现多机联网一体化。提高系统的安全水平，减少系统技术支持和维护工作量，降低工程投资。ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离
7、心式压缩机综合控制与安全联锁系统3 ITCC/SIS3 ITCC/SIS控制方案控制方案 在实际工程项目中，一个好的、实用的离心压缩在实际工程项目中，一个好的、实用的离心压缩机控制方案必须由工艺、控制、机械及压缩机制造机控制方案必须由工艺、控制、机械及压缩机制造厂等专业人员共同配合，由专业压缩机控制公司在厂等专业人员共同配合，由专业压缩机控制公司在具体的硬件平台上实施。具体的硬件平台上实施。ITCCITCC控制方案主要包括：控制方案主要包括：工艺对象控制工艺对象控制 分析装置开工初期分析装置开工初期-末期工况，气体组分、流末期工况，气体组分、流 量及管网阻力变化等；量及管网阻力变化等；ITCC
8、/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统 转速控制转速控制Extended function software Extended function software forfor speed governor-speed governor-T1062T1062）正常运行工况下的转速控制模式：定转速正常运行工况下的转速控制模式：定转速控制控制 或入口流量或入口流量/转速串级控制等；转速串级控制等；包括超速保护；启机、暖机、加速、停机包括超速保护；启机、暖机、加速、停机等自等自 动或半自动转速控制模式。动或半自动转速控制模式。在自动模式下，根据起机在自动模式下，
9、根据起机/停机曲线的升停机曲线的升/降降速速率，速速率，蒸汽透平将按程序自动进行分段转速控制，蒸汽透平将按程序自动进行分段转速控制，并迅速越并迅速越 过临界转速。过临界转速。在半自动模式下，操作工可在从零转速到最在半自动模式下，操作工可在从零转速到最小转速之小转速之 间的任何转速下停留。一旦达到最小转速，间的任何转速下停留。一旦达到最小转速，操作人员操作人员 可将转速进一步提高到工作转速；可将转速进一步提高到工作转速；ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统 性能控制性能控制 绘制压缩机的性能控制曲线，实现最佳绘制压缩机的性能控制曲线，实现最佳设定点
10、设定点 控制，以获得较高的输出效率，降低能控制，以获得较高的输出效率，降低能耗；耗；ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统 防喘振控制防喘振控制Extended function softwareExtended function software for anti-surge control-T1042 for anti-surge control-T1042）利用独特的防喘振技术来监测是否发生喘振。利用独特的防喘振技术来监测是否发生喘振。如发生喘振，则由防喘振控制器的输出调节防喘振如发生喘振，则由防喘振控制器的输出调节防喘振控制阀，其主要工作内
11、容有：控制阀，其主要工作内容有：*根据压缩机入口流量和压力、出口压力及相应根据压缩机入口流量和压力、出口压力及相应的温度，确的温度，确 定压缩机的喘振曲线；定压缩机的喘振曲线；*确定喘振安全裕度和安全裕度校准增量（确定喘振安全裕度和安全裕度校准增量（%）；）；*设置喘振控制线和设定点浮动线；设置喘振控制线和设定点浮动线；*确定适应性增益和防喘振阀开度的比例调节功确定适应性增益和防喘振阀开度的比例调节功能；能；*确定喘振是否停车；确定喘振是否停车；ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统 Current Operating Point Hover Se
12、tting Control Setpoint Control Line Surge Line Suction Flow x P D/P S ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统防喘振控制策略的特点：当工作点越过设定点浮动线向喘振控制线窜动时会及时 打开防喘振阀。如果发生喘振，喘振安全裕度可自动调整，喘振控制线 将被自动调节到右方，同时加大安全余量。通过初始安 全裕度和当前重校后的安全裕度变化可了解压缩机的动 态工况。防喘振控制器带有适应增益及快开/慢关响应等功能，当 工作点在喘振控制线右方时，该特性减少了比例动作，使防喘振阀以设定速率慢关。当工作
13、点在喘振控制线右 方的操作裕度超过设定距离时，则调用适应性增益特性。ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统 当工作点进入喘振控制线与喘振线之间时，比例调节功能当工作点进入喘振控制线与喘振线之间时，比例调节功能 可使防喘振阀按比例打开，以提供足够的响应速度使防喘可使防喘振阀按比例打开，以提供足够的响应速度使防喘 振阀全开。振阀全开。当工作点向喘振控制线左方出现特定窜动时，可设置电磁当工作点向喘振控制线左方出现特定窜动时，可设置电磁 阀激励输出触点使防喘振阀快开。当系统从喘振状态返回阀激励输出触点使防喘振阀快开。当系统从喘振状态返回 时，电磁阀关。对防
14、喘振阀的控制则从比例控制恢复到正时，电磁阀关。对防喘振阀的控制则从比例控制恢复到正 常的喘振控制。常的喘振控制。ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统 安全联锁功能安全联锁功能 压缩机和汽轮机自身的启机压缩机和汽轮机自身的启机/停机联锁条件，如停机联锁条件，如紧急停机和复位操作、轴温、轴振动、轴位移、油紧急停机和复位操作、轴温、轴振动、轴位移、油站、水站以及相关的工艺操作条件等站、水站以及相关的工艺操作条件等ESDESD联锁逻辑，联锁逻辑，应按独立模块编制。同时该联锁逻辑与调速器的关应按独立模块编制。同时该联锁逻辑与调速器的关联作用，如启机失速停机
15、、超速保护、故障停机调联作用，如启机失速停机、超速保护、故障停机调速器同步停车等逻辑功能，都可以通过内部数据交速器同步停车等逻辑功能，都可以通过内部数据交换实现，避免了分离仪表系统间的繁杂连线，提高换实现，避免了分离仪表系统间的繁杂连线，提高了控制系统的总体监控水平。了控制系统的总体监控水平。ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统4 ITCC4 ITCC的系统结构的系统结构 根据我们的工程经验，大型联合装置的安全联根据我们的工程经验，大型联合装置的安全联锁系统与离心压缩机的综合控制与联锁系统可用锁系统与离心压缩机的综合控制与联锁系统可用Ethern
16、etEthernet以太网组网的方式，通过配置多控制器的以太网组网的方式，通过配置多控制器的TS3000TS3000系统实现系统实现SIS+ITCCSIS+ITCC一体化设计。单一装置则一体化设计。单一装置则可以独立的可以独立的ITCC/SISITCC/SIS综合控制与联锁系统实现，以综合控制与联锁系统实现，以共享控制器的方式，将共享控制器的方式，将ITCCITCC的的I/OI/O卡件与卡件与SISSIS的的I/OI/O卡卡件适当分离。该系统除配置独立的工程师站兼件适当分离。该系统除配置独立的工程师站兼SOESOE站站外，需设置专用的操作员操作站作为机组操作的主外，需设置专用的操作员操作站作为
17、机组操作的主要人机界面，并通过要人机界面，并通过Mudbus RTUMudbus RTU方式与方式与DCSDCS通讯，但通讯，但DCSDCS操作站只起辅助监控作用。操作站只起辅助监控作用。ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统5 ITCC/SIS5 ITCC/SIS综合控制与联锁系统的应用前景综合控制与联锁系统的应用前景 随着石油化工装置向大型化、综合化方向发展，随着石油化工装置向大型化、综合化方向发展，对工艺过程控制水平、环境保护、人身及设备安全对工艺过程控制水平、环境保护、人身及设备安全防护等都会有更高的要求，一体化的控制与联锁保防护等都会有更
18、高的要求，一体化的控制与联锁保护系统将成为设计的主导模式，护系统将成为设计的主导模式，ITCC/SISITCC/SIS综合控制综合控制与联锁系统会得到更广泛的应用。与联锁系统会得到更广泛的应用。ITCC/SIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统离心式压缩机综合控制与安全联锁系统 目前我们与康吉森公司正在开发日立/新日本造机同轴透平压缩机和德国阿特拉斯Atlas)多轴透平压缩机的ITCC/SIS系统。康吉森公司已经在国内引进机组控制系统的改造和配套上，以TS3000的TMR平台和成熟、先进的压缩机组控制算法，先后与GHH、Dressland、Eilliot、Ingersoll-Rand和日本三菱等压缩机公司开展了合作并顺利投产,取得了宝贵的经验。由工程设计单位、用户、压缩机厂和专业压缩机控制公司几方联手协作，是克服工程技术难题和保证工程进度的良好合作方式。这是今后控制与联锁系统一体化设计的方向。
ITCCSIS离心式压缩机综合控制与安全联锁系统在石油化工装置设计中的应用ppt课件
