谢厚恒 （1968-）

　　男，安徽省安庆市人，现就职于安庆石化电仪部项目组，主要负责新建项目仪表专业部分的技术工作，包括新项目的设计审查、仪表设备采购、设备现场安装设备调试的技术指导及协调等工作。

　　摘要：公司炼油一部催化裂化装置轴流风机原防喘振控制系统，使用SMAR公司的多回路智能调节器CD600来实现。该装置进行MIP工艺技术改造后，需要提高主风机出口压力，因此轴流风机增加一级叶轮，机组的性能曲线也随之变化，防喘振调节器需要重新设计。为了更好地控制防喘振，同时给工艺生产操作人员提供一个友好的操作界面，将CS1000系统应用于防喘振控制。

　　关键词：防喘振控制方案；CS1000系统；组态

　　Abstract: We adopt a multi-channel intelligent modulator CD600 of SMAR company to implement axial flow fan anti-surge control system in a catalytic cracking device. After technical innovations, it is required to improve the output pressure of the main fan, and we increase one level of blade in axial-flow fan which changes the property curve of the machine group, therefore, the anti-surge modulator is required to be redesigned. In order to control anti-surge better and meanwhile to provide the operators a user-friendly interface, CS1000 system is exploited to control anti-surge.

　　Key words: Scheme of anti-surge control; CS1000 system; configuration

　　1  概述

　　中石化安庆石化公司炼油一部催化裂化装置能量回收机组配置为：烟机+轴流式压缩机+电机/发电机，它是否正常运行直接关系到催化装置的平稳运行，是分公司的经济效益所在。而大型压缩机组的防喘振控制，是机组控制的关键和核心部分，对于轴流式压缩机，由于其结构的特殊性，其防喘振控制及保护系统就显得更加重要，因为一旦喘振得不到及时的遏制，进而发展为逆流、持续逆流就会发生毁机的严重后果。所以要充分发挥轴流式压缩机大流量、高效率的优点，必须同时设计好它的防喘振控制、保护系统，确保机组安全运行。

　　逆流保护是通过逻辑控制系统和防喘振系统的密切联系，来达到预期的目的的。逻辑系统根据喘振的强弱、持续时间的长短，进行综合判断处理，大致可以分为三个阶段，实施以下不同的措施：

　　·  靠防喘振控制系统的调节来消除喘振工况。

　　·  通过安全运行程序来消除逆流工况。

　　·  在迫不得已的情况下实施自动联锁停机程序。

　　防喘振控制是通过设置在防喘振调节器中的防喘振曲线，作为该调节器的设定值（SP）对主风机出口压力（PV）实施监控。在主风机出口压力（PV）接近或低于防喘振设定值时，防喘振调节器就会按PID调节规律控制防喘振放空阀调整至一定开度，从而改变主风机出口压力，确保主风机入口流量正常，保证主风机在正常状态运行。防止产生喘振，我公司原采用CD600作为防喘振的控制器，由于没有监视画面，所以机组当前的运行工况无法得知，此外，该系统投用运行几年来还发现存在如下的缺陷：

　　·  由于防喘振调节器的输出至两个放空阀，因此当发生喘振现象时，两个防喘振阀同时打开，使得主风进入再生器的流量急剧下降，低于主风低流量联锁的设定值。从而触动低流量主风自保，造成装置停工。

　　·  防喘振调节在设计上没有设计成快开慢关的形式，调节防喘振的效果不是很理想。

　　2　控制方案

　　针对存在的问题，对该机组的防喘振系统进行了改造。具体的设计思路如下：

　　（1）针对CD600作防喘振控制不能实现机组状态的实时监控，故将防喘振控制系统的控制器由CD600改为CS1000控制器。在CS1000中组态防喘振控制，同时做机组控制点画面，以实现对机组状态的实时监测。组态设计原理图如图1所示。

图1   组态设计原理图

　　利用CS1000的折线函数模块，对压缩机的性能曲线采用折线法，我们就可确定压缩机的安全工作区域，从而可确定机组的防喘振线。以此防喘振线作为设定值，通过PID模块来进行调节。

　　（2）通过可变增益来实现输出的调节作用。此增益值是可以改变的，来调节调节阀动作的快慢，保证机组能在喘振时迅速回到正常状态。

　　（3）针对以前的控制信号输出易使装置停工的问题，设计输出改为分程控制。当输出信号在0~35%时，使小阀打开，30%~100%时大阀打开。使风量不致于防空过量。

　　(4) 为实现对机组的状态实时监控，设计机组状态画面如图2所示。

图2   机组工作状态监控图

　　折线1是机组的喘振线，折线2是机组的防喘振线，图中的点即为机组当前的工作点。该工作点在折线2的右方时，可认为机组处于正常状态，处于折线2的左方，折线1的右方时，机组处于临界状态，处于折线1的左方，可认为机组已发生喘振。这样，机组的实时状态就可以一目了然了。

　　3　控制方案的实现

　　3.1　CS1000组态逻辑图

　　利用CS1000的功能模块我们可以实现防喘振控制，其逻辑图如图3所示。

图3　CS1000组态设计简图

　　图中：

　　FUNC-VAR模块—折线函数模块，利用给定的点绘出一段折线。

　　PID模块—PID调节器模块，对给定的参数进行PID调节。

　　CALCU模块—计算模块，可以进行编程和计算的模块。

　　SPLIT模块—分程模块，对输出进行分程。

　　在逻辑图中，先根据喉部差压及机组的性能曲线由FUNC-VAR模块来确定机组的喘振折线，经过CALCU模块进行偏置后，就确定了机组的防喘振曲线。偏置函数为CPV=BICLINE3.CPV*(1-P01)，式中BICLINE3为喘振线，P01为偏置数。以防喘振线的值为设定值，以主风出口压力为测量值，进行PID调节。

　　PID调节器BIC1105的输出信号进CAL07模块进行高选的计算。以实现自动和手动的切换，并可保证机组的安全，防止误操作。

　　3.2　CS1000组态程序

　　其程序如下：

　　3.2.1高选程序

　　IF (BIC1105.MV>=HC1105.MV) THEN
  　　 CPV1=BIC1105.MV
　　ELSE
  　　 CPV1=HC1105.MV
　　END IF

　　3.2.2调节阀快开慢关程序

　　CPV2=CPV1-P01  
　　IF (CPV2<=-0.1) THEN
 　　  CPV=P01-0.1 比较输出与当前阀位的差值，以判断阀是关是开
　　ELSE IF (CPV2>=75) THEN
  　　 CPV=P01+75                 
　　ELSE
　　   CPV=CPV1
　　END IF
　　P01=CPV
　　IF ({BIC1105AB.MODE.AUT}) THEN
   　　{BIC1105AB.MODE.CAS}=1
　　END IF

　　其中，P01用来保存前一周期的阀位输出值。

　　3.2.3可变增益的程序

　　此外，还要增加可变增益实现根据输入与给定的偏差大小调节控制作用的强弱。以保证机组在接近喘振状态时能加大调节幅度，远离喘振区。在远离喘振区时，可降低调节幅度，保持机组的平稳运行。

　　先由函数CPV=BIC1105.DV*100/BIC1105.SH+48.0确定可变增益的折线函数BINLINE4，再编写可变增益的程序如下：

　　A1=BICLINE4.CPV/100.0+0.999
　　IF (P01==0) THEN
 　　  A2=BIC1105.P
　　END IF
　　IF (A1>1.0) THEN
　　BIC1105.P=A2/(BICLINE4.CPV*0.04+1.0)通过修改调节器的比例度改变调节器作用
 　　  P01=1
　　ELSE
 　　  BIC1105.P=A2
 　　  P01=0
　　END IF

　　程序中，P01=1表示增益增大了，P01=0表示原始增益,程序初始化时将它置为0。

　　这样，我们就利用CS1000的功能模块实现了对机组的防喘振控制。

　　4　结束语

　　催化裂化装置轴流风机的防喘振控制自从运用CS1000以来，经现场实际测试，系统运行稳定，避免了因机组喘振而造成机组损坏的情况，还减少了装置的非正常停工，并且实现了对机组状态的实时监控。该机组防喘振控制系统的投用确保了机组的安全平稳运行，确保了装置的“安、稳、长、满、优”运行，确保了分公司的经济效益。

　　参考文献

　　[1]《User＇s Manual》  YOKOGAWA公司.

　　[2]《压缩机自控系统》  西安市蓝溪控制系统工程公司.