TRISEN公司壓縮機(jī)ITCC技術(shù)

ITCC

技術(shù)及應(yīng)用美國(guó)TRI-SEN公司ITCC技術(shù)壓縮機(jī)組及其要求機(jī)組結(jié)構(gòu)類型：離心壓縮機(jī)組或軸流壓縮機(jī)，一般由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)；控制的要求：機(jī)組工藝流程監(jiān)控；汽輪機(jī)的監(jiān)控（速度控制、超速保護(hù)）；壓縮機(jī)的監(jiān)控（防喘振控制、節(jié)流控制、如果并聯(lián)-負(fù)荷控制，干氣密封控制）；機(jī)組軸系監(jiān)控；機(jī)組潤(rùn)滑油、控制油監(jiān)控）；機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)控制；機(jī)組輔助設(shè)備的監(jiān)控?？刂频哪康模嚎刂撇⒈Ｗo(hù)壓縮機(jī)組的長(zhǎng)周期運(yùn)行什么是ITCC？ITCC是“IntegratedTurbine&CompressorControl”的英文縮寫，翻譯成中文即為綜合透平壓縮機(jī)組控制。它的意思是由一套安全過程控制系統(tǒng)來完成對(duì)整個(gè)機(jī)組，包括蒸汽透平、壓縮機(jī)及輔助設(shè)備如油路系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)等的控制，它既實(shí)現(xiàn)機(jī)組的控制，又為機(jī)組的長(zhǎng)周期運(yùn)行提供保障傳統(tǒng)的壓縮機(jī)組控制模式（分散型）ITCC壓縮機(jī)組控制模式（綜合一體化型）ITCC的優(yōu)勢(shì)ITCC對(duì)機(jī)組實(shí)現(xiàn)的是綜合一體化的控制，系統(tǒng)的安全性與可靠性高；ITCC為專業(yè)化機(jī)組控制系統(tǒng)，具有專利性的機(jī)組控制軟件包，提高機(jī)組的運(yùn)行性能；ITCC靈活可變的規(guī)模將為系統(tǒng)的擴(kuò)建提供極大便利并有效降低擴(kuò)建成本；ITCC具有良好的人機(jī)界面將顯示動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)、流程圖、報(bào)警指示等內(nèi)容，并將為操作人員提供更便利、準(zhǔn)確的操作條件；ITCC是綜合一體化的控制模式避免了分散型模式控制的不便因素：分散系統(tǒng)之間的連接與通訊延遲造成的數(shù)據(jù)的阻塞；DEH技術(shù)DEH技術(shù)ITCC的優(yōu)勢(shì)ITCC可降低（系統(tǒng)采購(gòu)）成本ITCC可降低工程費(fèi)用ITCC降低安裝費(fèi)用ITCC減少安裝空間ITCC降低現(xiàn)場(chǎng)儀表費(fèi)用ITCC減少維護(hù)時(shí)間及費(fèi)用ITCC減少停車次數(shù)，提高企業(yè)效益TRISEN提供的ITCC——TS3000TS2000系統(tǒng)是基于TRISENTMR硬件平臺(tái)的綜合透平壓縮機(jī)一體化控制的安全控制系統(tǒng)；TS2000與其他機(jī)組控制方案的比較

控制目標(biāo)控制功能控制回路的響應(yīng)速率服務(wù)的范圍DCS常規(guī)過程控制有時(shí)被用來實(shí)現(xiàn)與機(jī)組有關(guān)的性能控制，如簡(jiǎn)單的串級(jí)控制；無專業(yè)控制策略和方案采樣速率200ms左右；秒級(jí)的執(zhí)行速率；不能滿足壓縮機(jī)組高速控制的要求按照工藝要求組態(tài)；難以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的精確控制方案和組態(tài)PLC+回路控制器能夠?qū)崿F(xiàn)各自目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)多回路之間的聯(lián)耦和解耦控制，一旦系統(tǒng)本身故障，很難排除，更不能在線排除速度雖可以滿足，但已被擾動(dòng)，經(jīng)常出現(xiàn)各自為政的現(xiàn)象，尤其通訊會(huì)有阻塞由于是不同廠家產(chǎn)品，服務(wù)往往難以協(xié)調(diào)TS2000真正的全機(jī)組控制，在控制系統(tǒng)本身具有高可靠性的基礎(chǔ)上，最大限度地提高系統(tǒng)的可用性，包括對(duì)現(xiàn)場(chǎng)回路的監(jiān)測(cè)

包括機(jī)組本身的安全保護(hù)邏輯、透平機(jī)械特殊控制（喘振、調(diào)速、阻塞等），還有成熟的結(jié)合工藝過程的性能控制毫秒級(jí)的采樣速率，可固定的執(zhí)行速率，機(jī)組控制回路一般小于50ms,最快達(dá)到20ms，系統(tǒng)還具有事故追憶提供從測(cè)量元件、防喘振閥的計(jì)算選型，到機(jī)組保護(hù)控制和監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)組態(tài)和集成，到對(duì)裝置過程控制的解決方案，甚至于負(fù)責(zé)性能和喘振試驗(yàn)

ITCC控制關(guān)鍵控制回路壓縮機(jī)防喘振控制壓縮機(jī)機(jī)組速度控制機(jī)組性能控制機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)（安全控制系統(tǒng)+超速保護(hù)）

什么是喘振？如何防喘振？喘振——它是壓縮機(jī)的一種固有的特性，它反映在當(dāng)壓縮機(jī)的流量減少到某一數(shù)值時(shí)，壓縮機(jī)出現(xiàn)的極不穩(wěn)定現(xiàn)象，它會(huì)引起機(jī)組的劇烈震動(dòng)，從而造成葉輪的斷裂，壓縮機(jī)密封的損壞的可能。

喘振周期的時(shí)間工作點(diǎn)從穩(wěn)定到激增小于50毫秒一個(gè)完整的喘振周期大概從0.5至3秒時(shí)間，這取決于壓縮機(jī)的大小，也會(huì)受到管網(wǎng)的影響。喘振控制的策略

喘振控制的策略（續(xù)一）

喘振控制的策略（續(xù)三）策略六：可對(duì)喘振曲線進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；策略七：具有SOE功能，準(zhǔn)確分析事件原因；策略八：可實(shí)行手段、半自動(dòng)或全自動(dòng)操作；

汽輪機(jī)速度控制策略

ITCC具有精確的速度測(cè)量——

專門的測(cè)速模塊，測(cè)量精度達(dá)到0.01%平穩(wěn)越過臨界速度控制可實(shí)現(xiàn)多段暖機(jī)對(duì)測(cè)速探頭及測(cè)速值進(jìn)行篩選判斷汽輪機(jī)速度控制策略

1）調(diào)節(jié)閥開度限制2）功率限制3）超速保護(hù)控制（OPC）4）DEH中的超速保護(hù)（2/3）5）三取二的超速保護(hù)（外設(shè)）6）加速度限制保護(hù)

汽輪機(jī)速度控制回路輸出實(shí)行PID控制速度的設(shè)定點(diǎn)/目標(biāo)點(diǎn)都將轉(zhuǎn)換到至升速曲線上，汽輪機(jī)升速將按照預(yù)定的升速速率升速；采用較快的升速速率平穩(wěn)越過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，無論在任何一種操作狀態(tài)下；PID控制包含：機(jī)組性能控制抽汽控制PID參數(shù)可在線設(shè)定與修改

人機(jī)接口功能1）操作員站2）工程師站3）SOE站4）輔助操作臺(tái)

通訊功能蒸汽透平的PID控制

汽輪機(jī)控制方式

完全的全自動(dòng)起動(dòng)操作員按一個(gè)按鈕，ITCC系統(tǒng)將平滑起動(dòng)、加速至機(jī)組最小運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速半自動(dòng)起動(dòng)操作員靈活地切換自動(dòng)啟動(dòng)與手動(dòng)起動(dòng)模式，提高或降低轉(zhuǎn)速設(shè)定點(diǎn)全手動(dòng)

操作員手動(dòng)按動(dòng)升速或降速按鈕，進(jìn)行汽輪機(jī)的升速或降速，此時(shí)是對(duì)按動(dòng)次數(shù)的設(shè)定；汽輪機(jī)起機(jī)曲線（由汽機(jī)廠提供）

汽輪機(jī)順控策略

Sequencemode方式設(shè)定Description描述

0Shutdown停機(jī)1 ReadytoStart(Standby)準(zhǔn)備啟動(dòng)

2Warmup暖機(jī)

3 Acceleration升速4 Run(Noloadratedspeedtomaximumcontrolspeed)正常操作5 OverspeedTripTest超速試驗(yàn)ITCC控制TS2000在化肥行業(yè)的應(yīng)用化肥機(jī)組空氣壓縮機(jī)/汽輪機(jī)(燃機(jī))原料氣壓縮機(jī)氮壓機(jī)----渣油/煤氧壓機(jī)(泵)合成氣壓縮機(jī)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)氨冷凍壓縮機(jī)(冰機(jī))特點(diǎn):都是離心式,汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng),變負(fù)荷,多缸串聯(lián),復(fù)雜,故障危害害嚴(yán)重.化肥行業(yè)概述化肥廠一般有合成氨、尿素廠，還有復(fù)合肥料幾類廠。這些廠大多以天然氣為原料，還有部分廠以石腦油為原料，或者以煤為原料。這些廠中使用的工藝氣體壓縮機(jī)幾乎都是透平式壓縮機(jī)。以天然氣為原料的合成氨廠有四臺(tái)壓縮機(jī)，它們是原料氣、空氣、合成氣（氮?dú)浠旌蠚猓嚎s機(jī)和冰機(jī)（氨冷凍壓縮機(jī)），如果是尿素廠再有一臺(tái)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)。以煤為原料的山西化肥廠的合成氨裝置中共有八臺(tái)壓縮機(jī)，它們是空氣、氧氣、氮?dú)?、合成氣、甲烷、硫化氫、冰機(jī)和二氧化碳?jí)嚎s機(jī)；硝酸裝置中有空氣壓縮機(jī)、氧化氮壓縮機(jī)和蒸汽透平、尾氣透平串聯(lián)在一起的所謂“四合一”機(jī)組兩套；硝酸磷肥的冰機(jī)和CO2壓縮機(jī)。這些壓縮機(jī)一般由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，也有燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的如以天然氣為原料的化肥廠空壓機(jī)?；蕶C(jī)組

102J機(jī)組化肥機(jī)組

合成氣機(jī)組化肥機(jī)組:105J機(jī)組化肥機(jī)組

CO2機(jī)組合成氣壓縮機(jī)合成氣壓縮機(jī)擔(dān)負(fù)兩個(gè)任務(wù)：一是將氮、氫混合氣（也叫新鮮合成氣）加壓；二是給來自合成經(jīng)過反應(yīng)的氣體（也叫循環(huán)氣）增壓。這兩部分氣體可以分別加壓，然后在氣缸外混合送入下一工序（即所謂缸外混合流程），法國(guó)型及日本型裝置采用此種流程，美荷型裝置所采用流程是把循環(huán)氣和新鮮氣在氣缸內(nèi)混合后一起進(jìn)入循環(huán)級(jí)壓縮到合成壓力，然后送到下道工序（即所謂缸內(nèi)混合流程）。過去許多廠都設(shè)一臺(tái)循環(huán)氣壓縮機(jī)，現(xiàn)代化大型氨廠采用高壓離心壓縮機(jī)后，用一級(jí)葉輪就可以完成循環(huán)氣的增壓任務(wù)，此種合成氣壓縮機(jī)完成相當(dāng)于新鮮合成氣和循環(huán)氣兩臺(tái)壓縮機(jī)的任務(wù)。合成氣壓縮機(jī)流程圖合成氣壓縮機(jī)主要控制速度控制：壓縮機(jī)性能調(diào)節(jié)采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，由壓力調(diào)節(jié)回路感測(cè)合成氣壓縮機(jī)進(jìn)口壓力來控制凝汽式汽輪機(jī)的蒸汽進(jìn)汽量，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，以保持進(jìn)口的氣體壓力恒定。防喘振控制：避免壓縮機(jī)在啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生喘振，該壓縮機(jī)共有三條防喘旁通回路：一條是防止低壓缸喘振回路。一條是防止高壓缸喘振回路。另一條是除了防止循環(huán)段喘振外，還有調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)氣量的作用。以上三個(gè)旁通閥在壓縮機(jī)開車及停車之前都要打開，使氣體循環(huán)以防止喘振。合成氣壓縮機(jī)氨冷凍壓縮機(jī)氨冷凍壓縮機(jī)控制轉(zhuǎn)速控制：壓縮機(jī)由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)組采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，其轉(zhuǎn)速由壓力調(diào)節(jié)回路來調(diào)節(jié)。喘振控制：氨壓縮機(jī)有四條防喘振回路，設(shè)有四個(gè)相應(yīng)的防喘振控制器控制的防喘閥，可自動(dòng)或手動(dòng)控制從壓縮機(jī)出口直接返回各閃蒸槽（即壓縮機(jī)各段入口）的流量，分別用來保護(hù)高壓缸第二段、高壓缸第一段以及低壓缸防止喘振的發(fā)生。所有回流氣體都經(jīng)過閃蒸槽，并在閃蒸槽內(nèi)得到冷卻，防止不經(jīng)冷卻而循環(huán)壓縮使氣體溫升太高。在全廠開車階段，各閃蒸槽尚未建立起液面時(shí)，有專用的制冷液氨線送液氨到各閃蒸槽，以冷卻回流氣體。所有液氨受槽或閃蒸槽都有溫度指示、液面指示報(bào)警及液面開關(guān)。當(dāng)液面過高時(shí)發(fā)生報(bào)警，當(dāng)液面高到危險(xiǎn)程度時(shí)，迫使壓縮機(jī)停車。壓縮機(jī)各段的氣體出、入口管線上都裝有溫度和壓強(qiáng)指示。而在高壓缸出口處裝有高溫報(bào)警，當(dāng)出口溫度大于163℃時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)CO2壓縮機(jī)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)是尿素生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備。在美荷型裝置中。其任務(wù)是把來自合成氨廠或車間脫碳工序的CO2從常壓加壓到137.34*105Pa，送入汽提塔。CO2在汽提塔中處于加熱狀態(tài)下，將來自尿素合成塔的尿素熔融物（包含有尿素、水、甲銨及氨等反應(yīng)物）中的大部分甲銨分解成NH3和CO2，并重新送回尿素合成塔。壓縮機(jī)的進(jìn)氣壓力取決于合成氨車間的操作情況，一般有少量波動(dòng)。所以進(jìn)氣管上的壓力調(diào)節(jié)與汽輪機(jī)的調(diào)速相連，當(dāng)CO2入口壓力升高時(shí)，就發(fā)出增加轉(zhuǎn)速的信號(hào)，增加壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。反之，則發(fā)出減速信號(hào)，減少轉(zhuǎn)速，通過變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來穩(wěn)定入口壓力。壓縮機(jī)也可用手動(dòng)調(diào)節(jié)器來改變轉(zhuǎn)速CO2壓縮機(jī)CO2壓縮機(jī)CO2壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)烏石化二化肥機(jī)組控制系統(tǒng)改造30萬(wàn)噸/年合成氨,50萬(wàn)噸/年尿素,布朗的工藝C2:合成氣壓縮機(jī)組背壓式新比隆

C4:天然氣壓縮機(jī)組冷凝式(注汽)新比隆原系統(tǒng)配置:505調(diào)速器MOORESD352防喘振控制器西門子PLC問題:505與PLC工作不正常,經(jīng)常誤停車,防喘振控制器不能投自動(dòng)。解決方案:采用一套TS2000控制系統(tǒng)

2套3500系統(tǒng)2臺(tái)操作站1個(gè)輔操臺(tái)烏石化一化肥機(jī)組控制系統(tǒng)改造C1:空氣壓縮機(jī)組GE燃?xì)廨啓C(jī)新比隆

C3:氨冷凍壓縮機(jī)組電機(jī)拖動(dòng)新比隆

102J:CO2壓縮機(jī)組單抽式A汽輪機(jī)新比隆

103J/301J:氨/甲氨泵A/B往復(fù)式原系統(tǒng)配置:505調(diào)速器MOORESD352防喘振控制器西門子PLCMARKV

以上壓縮機(jī)組單獨(dú)采用一套TS2000控制系統(tǒng)3套3500系統(tǒng)3臺(tái)操作站1個(gè)輔操臺(tái)每臺(tái)操作站均可對(duì)所有機(jī)組進(jìn)行控制

靈活的解決方案Tri-Sen的客戶Elliott/EbaraDresser-RandShinNipponMachineryMitsubishiHeavyIndustriesShenyangBlowerWorksSulzurPumpsGmbHKawasakiHeavyIndustriesBharatHeavyElectricalLtd.ExxonMobilShellDowChemicalCo.FirstEnergyEastmanChemicalChevronInternationalPaperPetroChinaPDVSAImperialOilConsolidatedEdisonRelianceIndustriesLtdAirLiquideSPICIndiaHyundaiPetrochemicalWeyerhaeuserPaperPEMEXNovaChemicalsBPAmocoPetronasSaudiAramcoSABICTembecPaperEmpresaColumbianaPetroeosPetrobrasValeroRefiningCo.EcopetrolLukoilChinaSteelCompanyREFINORSALow