中原油田石化总厂富气压缩机控制系统升级改造

中原油田石化总厂富气压缩机控制系统升级改造

陈足林

中原油田油气加工技术服务中心 河南 濮阳 457000

摘 要:本文叙述了，T880控制系统在催化裂化富气压缩机上的成功应用，简要说明改造后的透平压缩机一体化控制系统—CCS的先进技术特征。

关键词：催化裂化;富气压缩机;CCS;T810

一.引言

催化裂化是石油炼制过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。一般催化裂化装置的加工过程分为反应-再生部分、分馏部分、吸收稳定部分。催化裂化富气压缩机是将分馏塔顶油气分离器分离出来的富气经压缩后，进入吸收稳定系统，将富气和粗汽油分离成干气、液化气和稳定汽油。

中原油田石化总厂催化裂化富气压缩机控制系统项目，原控制系统1998年投入，采用FOXBRO控制器对机组进行控制与运行数据的实时监测，现进入设备运行后期，系统长期单CPU运行，存在较大风险，机组控制系统长期投入手动开车、手动生产的运行方式，且系统的运行速度慢、系统内部实现的压缩机组控制算法过于简单，因此对机组设备和工艺的安全、长期、平稳、优化运行造成非常不利的影响。此外控制系统操作画面分散、不友好，不便于运行人员操作。

二.改造目的

采用和利时公司T810S压缩机专用控制系统进行升级改造。T810S系统采用CPU冗余和部分重要IO冗余，以提升控制系统的安全可靠性；采用先进的变工况防喘振控制算法，对催化富气压缩机进行精确控制，更好的满足生产工艺要求；对画面进行优化，全中文显示，修改原系统画面中仪表描述错误，增加联锁投切显示，将控制回路改为面板式显示与操作，并集中摆放，趋势画面集中管理，更清晰、准确、美观。

三.改造内容

1、开机方式

开机前判断允许启动条件，（允许启动条件：冷却后油温正常（TI331_AIN≥20℃），出口大放火炬开（≥30%），入口小放火炬开（≥50%），防喘阀全开（≥85%），润滑油总管压力正常（≥0.25MPa），主密封与平衡气差压正常（0.2≤PI351≤0.4），无联锁信号），建议全部条件满足后执行开机允许命令（开机条件不满足时，该命令仍可执行），此时开机条件具备。再给开机命令，手动调节现场手阀冲转，转速达到最小可调转速后，转速可调节，手动调节调速气门开度，增加和降低转速，关入口放火炬，关出口放火炬压缩机具备加载条件后，加载压缩机，防喘阀缓慢关闭。投入转速自动调节，调节入口压力，设定值为入口压力。

2、停机方式

正常停机，出口放火炬打开，入口放火炬打开，卸载压缩机，防喘阀缓慢全开，汽轮机调速气门缓慢关闭，关现场调试手阀门，转速低于一定值时，点击停机命令，汽轮机开出打闸信号，主气门和调速气门全关。

联锁停机，汽轮机开出停车命令，主气门和调速气门瞬间全关。压缩机卸载，入口小放火炬瞬间全开，入口大放火炬瞬间开30%，防喘阀瞬间全开，出口放火炬瞬间开30%。

3、干气密封

干气密封系统采用现场手动控制，控制系统仅对主气密封流量、过滤器差压等参数进行监测。

4、入口双超压控制

入口超压控制可选择允许自动控制和禁止自动控制，通过自动允许投切信号选择。投入入口超压允许自动控制时，压缩机入口压力超过设定值 (可组态，目前设置0.075Mpa)，自动打开入口小放火炬，压缩机入口压力超过设定值 (可组态，目前设置0.085Mpa)，自动调节到入口大放火炬，直到入口压力稳定到设定值（可组态，目前设置0.06MPa）。

5、入口压力调节

通过调节汽轮机转速来调节入口压力，该回路为串级调节回路，转速调节范围7739~11609r/min。可手动调节调速气门开度，调节进气量大小，以调节转速。也可自动调节，设定值为入口压力。

6、允许启动条件

1)润滑油油压（≥0.25MPa）;

2)防喘振回流阀全开（≥85%）;

3)干气密封主密封与缓冲气密封差压正常（0.2 MPa≤PdIA102≤0.4MPa）； 4)冷却后润滑油温度正常（≥20℃）；

5)小放空阀开（≥50%）；

6）大放空阀开（≥30%）

7)出口放火炬阀开；

8）无联锁

7、联锁停车条件：

1. 温度联锁

2. 压缩机轴震动过大

3. 压缩机轴位移过大

4. 润滑油压力过低

5. 主密封与平衡气差压

6. 汽轮机轴振动过大

7. 汽轮机轴位移过大

8. 汽轮机后压过高

9. 汽轮机润滑油压过低

10. 汽轮机转速过高

11. 手动停机

12. 润滑油压低PSA352-CIN

停机动作：调速气门全关

联锁停机信号输出

防喘阀全开

入口小放火炬100%

入口大放火炬40%

出口放火炬30%

8、辅机

两个润滑油泵互为主备，润滑主备泵控制，运行时备泵投入联锁，润滑油压力低时辅助油泵自动启动。（润滑油总管压力低于0.15MPa,启动备泵）

9、上位机操作画面

压缩机组控制系统上位操作站画面主要包括：

1.）主画面

2.）联锁停车逻辑画面

3.）允许启动逻辑画面

4.）工艺气流程画面

5.）润滑油系统流程画面

6.）机组轴系检测画面

7.）运行参数监视画面

8.）运行报警画面

9.）历史趋势画面

实际上位画面组态在工程实施中具体确定

四.改造后的先进性

T810控制系统是面向高端用户开发的透平压缩机一体化控制系统—CCS（Compressor Control System），完全融入了三重化冗余的设计理念，满足现场重要设备实时性控制、高可靠性和稳定性的要求。催化富气压缩机控制系统升级改造采用和利时T810透平压缩机一体化控制系统，改造后的先进特征为：

1）、冗余热备控制系统，CPU、IO、电源、通信全冗余，最大限度地提升了系统的安全性与可靠性；

2）、采用先进的压缩机变工况防喘振控制算法，基于气体动力学的动态防喘振控制技术，保证富气压缩机运行的安全与高效；

3）、防喘振高速回路＜20ms，变增益PID、快速阶梯响应、微分响应、紧急喘振响应、阀门紧关响应、变送器故障与退守策略等先进算法；

4）、富气压缩机入口压力到汽轮机转速自动调节的大串级回路设定，防喘振控制器始终投入全自动运行模式，确保机组安全运行的同时，最大程度地提高生产工艺参数的调节品质、节省能耗，最大限度地降低了操作人员的劳动强度

5）、将原控制系统设定的入口压力调节三分程控制：

分程1：汽轮机转速调节

分程2：入口小放火炬阀门输出

分程3：入口大放火炬阀门输出

改变为主性能入口压力控制（转速调节）+双超压控制（小放火炬超压控制压力设定点低于大放火炬超压控制压力设定点），使得转速调节与双超压回路同时起作用，从而最大限度地提高了工艺生产的平稳性与安全性。

6）、由于采用了变工况（入口压力改变、入口温度改变）的动态防喘振控制算法，在开车过程中防喘振控制器全程投入自动运行模式，最大限度地缩短了压缩机的加载时间和入口放火炬时间，出口放火炬始终全关，富气压缩机的开车时间从原来的3个小时左右，减小到30分钟以内！

五.结束语

采用和利时T810透平压缩机控制系统升级改造后，防喘振控制可以投入全自动控制方式，确保机组安全运行的同时，以最大程度地提高生产工艺参数的调节品质、最大限度地降低操作人员的劳动强度，将控制回路改为面板式显示与操作，并集中摆放，趋势画面集中管理，更清晰、准确、美观。

参考文献:

[1]和利时压缩机控制系统（CCS）产品技术介绍