空分膨脹機控制系統研究

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1存在的問題

空分膨脹機控制系統經常出現問題，如上位與下位通訊遲滯時間達到3～5s；程序繁瑣，沒有可讀性和可操作性，且存在許多功能模塊的錯誤使用；上位操作點組態錯誤眾多；硬件中多塊卡件健康燈在運行期間出現紅閃，甚至出現穩態紅，無法通過復位消除等。考慮到系統負荷問題和生產穩定等問題，如果因膨脹機跳車而引起整個煤化工裝置跳車，造成的經濟損失是可想而知的。所以，對膨脹機控制系統進行改造是十分必要的。

2改造方案的確定和實施

針對存在的問題，經過認真研究分析，決定對膨脹機控制系統進行改造。本次改造采用FOXBORO公司的高性能的、成熟的I／ASeries控制系統來替代原有的ITCC控制系統；將膨脹機噴嘴調節和防喘振調節改到I／ASeries系統中實現，其他功能和操作方式則基本不變。現場儀表和操作盤不做任何改動，只是把膨脹機的信號線重新拉電纜到備用的接線盒里，再將接線盒到DCS控制系統的備用點找到，接到相應的端子排上。本次改造用的是原有I／ASeries控制系統的備用通道，信號線接好后直接進行組態調試就行，不需要增加任何硬件和軟件。改造后所有的點均采用冗余卡件；考慮到現場危險源的問題，所有點都通過安全柵后再上卡件。另外，HV01310和FV01312的電磁閥為防止線路故障和電磁閥失電而跳車影響生產的穩定性，均采用雙電磁閥。

3I／ASeries控制系統的編程組態其組態包括控制功能和顯示功能兩部分。

3．1控制功能部分

3．1．1膨脹機的開停及控制通過就地／控制室盤選擇開關，選擇在控制室或就地啟／停膨脹機。通過膨脹量來控制轉速及噴嘴、防喘振閥控制。具備膨脹機出入口氣體溫度、內外軸承溫度、油過濾器后的油溫、出入口氣體壓力、潤滑油進軸承油溫、密封氣壓力、膨脹機軸振動、導流器與膨脹機出口壓差、油箱液位以及油泵運行情況等監測指示功能。

3．1．2聯鎖保護功能系統出現保護性故障時，具有報警、停機功能；軸瓦溫度、軸振動軸位移、油系統、密封氣系統、出入口氣體溫度、壓力以及轉速出現異常等，系統會發出報警，并記錄報警信息。

3．1．3輔助系統控制包括輔助油泵啟停控制、兩個油泵的互啟控制、油電加熱器的控制。

3．1．4噴嘴控制功能具備組態噴嘴調節器（FV01309）完成噴嘴控制，組態控制選擇方式，手動／自動轉換，快開／快關按鈕等功能。開車時，FV01309在全關位置（即開度為0）；當機組運行時，系統聯鎖直接給FV01309放開0～100％，可對噴嘴開度進行調節；當機組運行信號丟失或聯鎖時，FV01309在全關位置。

3．1．5防喘振閥控制功能在程序聯鎖中，開機組時喘振調節器（FV01312）全開（即100％開度），FV01309和HV01310全關。當機組運行時，系統直接給FV01312放開0～100％，同時電磁閥帶電；HV01310全開，同時電磁閥帶電，據工況直接手動調節FV01312和FV01309的閥位。當機組運行信號丟失或聯鎖時，系統直接聯鎖FV01312輸出100％，同時電磁閥失電；當進行緊急放空操作時，系統直接聯鎖FV01312輸出100％，同時電磁閥失電。

3．2顯示功能部分改造后的控制系統用CIO控制組態器進行組態。該系統運行平穩，功能強大，操作簡單。操作畫面的流程采用FoxDraw軟件來完成。改造后膨脹機系統流程如圖1。DCS工程師站通過工業以太網與CP通訊，連續不斷地從生產過程中獲得大量的信息，并及時為工藝操作人員顯示設備狀態，提供彩色畫面詳圖、趨勢圖、報警表以及動態流程圖。因此，操作人員可以通過上述畫面檢查各種信號的詳細情況，修改設定值、改變操作方式，從而起到指導實時操作和控制的作用。

4改造控制點

鑒于安全生產的需要和對系統穩定性的考慮，控制點不但采用冗余卡件，還要經過安全柵后再上卡件。AI點共20個，其中溫度點通MTL5074型安全柵后上FBM216卡；其他AI點通MTL5041／5042型安全柵上FBM216卡；AO點共2個，通MTL5045安全柵上FBM237卡；DI點共25個，通MTL5045型安全柵上FBM217卡；DO點共11個，直接上FBM242卡。5聯機調試當完成控制柜接線和軟件編程組態工作后，對系統進行調試，檢查控制功能和邏輯、聯鎖保護等功能是否和原來一樣。調試合格后，做好系統程序和用戶程序備份，交付生產使用。6實施效果經過大家的努力，現場及系統接線，組態，回路測試，功能模擬測試等，均在大修結束之前完成。在公司2012年度大修開始后，僅僅用了兩周的時間就實現了新老系統的交替，而且保證了所有重要功能的同步實現。

作者：周玉紅高波徐清慧單位：河南煤業化工集團中原大化公司