管线压缩机控制系统概述

尹雨春

（沈阳鼓风机集团自控公司，辽宁沈阳 110000）

管线压缩机控制系统概述

尹雨春

（沈阳鼓风机集团自控公司，辽宁沈阳 110000）

管线压缩机控制系统是一套既可以独立运行，又能在监控和数据采集系统SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统指挥下运行的自动化控制系统。管线用离心压缩机组由于要满足长时间稳定的运行要求，因此控制系统的规划设计十分重要，本文将在管线压缩机控制系统总体设计及布置方面做出相关论述，并对其结构组成加以详细说明。

管线压缩机 控制系统 控制盘

1 管线压缩机控制系统概述

在压缩机控制系统UCS（Unit Control System）系统设计方案上，每套压缩机都提供1套以计算机为核心的用于自动、连续地监视和控制压缩机组及辅助系统运行的控制的自动化系统。是一套既可以独立运行，又能在监控和数据采集系统SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统指挥下运行的自动化控制系统。本方案可以实现压缩机组的自动控制和保护压缩机组安全、连续、平稳、高效运行。每套调速电机驱动系统PDS的控制系统作为一个子系统整体纳入相应压缩机组的UCS中。UCS是压缩机供货商提供的一套综合控制系统，它是一个分布式控制系统，各控制子系统采用以太网的形式连接。UCS通过网络接口与SCS相连，进行数据交换，并向SCADA调度控制中心传送信号，接受SCADA下发的命令。

2 各系统之间的分工描述

整个压缩机组（压缩机、电机、变频器、干气密封、外冷却）及压缩机进出口工艺管线上仪表及设备的控制。控制内容包括仪表及设备启停逻辑控制，设备供电控制等。具体界面见图1：

3 UCS系统网络结构描述

UCS系统的网络规划配置图，用以描述本系统与其它系统和设备间的详细通讯及连接方式。在方案中，根据在类似特大型一体化项目上的应用经验，充分考虑了UCS系统内部及与其相关控制系统（如：SCS、ESD、BN3500等）的通讯关系，简单概述如下：（1）UCS系统以太网络 。该网络冗余设置。1套UCS系统通过两组完全独立电缆分别连接至两台工业以太网交换机，压缩机操作员站、网络打印机等各单元组成冗余的以太网结构。UCS系统通过以太网络完成与SCS系统的普通信息交换。（2）与SCS通讯。UCS系统与SCS系统进行串行通讯，执行TCP/IP MODBUS的通讯协议。UCS和SCS之间的通讯采用全冗余配置，包括接口卡件、电缆等。（3）与BN3500通讯。UCS系统可通过PLC的CM卡件与BN3500系统进行MODBUS 232/485串行通讯。通讯过来的BN3500信号，如振动、位移等相关数据可以在UCP中显示和报警，并可进一步通过通讯送至SCS显示；联锁停机信号将通过硬接线在UCS系统中实现。（4）PDS的控制系统将作为一个子系统纳入到UCS中。UCS与PDS控制系统之间通过以太网进行数据传输，ESD信号和重要信号如启机、停机、转速设定等采用硬线连接。电机所需所有仪表信号接入到UCS监测系统中。

图1 各系统之间分工界面

4 控制机柜及电源、接地、保护

UCS系统的主要硬件及附件安装在IP 54机柜内，机柜为Rittal机柜，颜色为RAL 7035，带皱，规格：800mm×800mm×2，100mm （DXWXH）（含100mm安装底板），能前后开门，门上带有安全锁，内部装有风扇、照明及空气过滤器，电缆从机柜的底部进入，机柜的上部和下部留有足够的维修空间。选用钢质双门或单门标准尺寸柜，门可以180度打开，应为前或前、后开门，门上带安全锁。电缆/电线由机柜底部进出，盘/柜内配线应通过汇线槽。机柜的喷漆应光洁、美观、耐用。机柜应配备散热通风、照明等设施，进风口应设便于拆卸、更换的过滤网。风扇的噪音不应大于40dBA。机柜的内部的连接导线根据信号类型以颜色区分且每根有永久性标记，连接导线采用铜芯导线或专用电缆，接线端子之间的连接采用短路片，信号线与电源线分开。UCP外部的电缆/电线与UCP的电气连接采用接线端子，并且留有20%的余量。

UCP+ESD+BENTLY机柜；UCS系统的UCP和ESD部分统一安装机柜内。柜内安装有主系统、机组控制盘、接线端子板、24VAC电源等设备，机柜内将根据规格书的要求安装和布置接线端子、断路器、电源分配器安全栅和浪涌保护器等元件。

SCP柜。本站的机组负荷分配选用TS3000系统，柜内安装有TS3000主系统、机组控制盘、接线端子板、24VAC电源等设备。系统后备电池。UCS提供ESD后备浮充电池，以供在紧急状态下使用。系统电缆。系统内部的各类电缆及与以下与第三方系统之间的通讯连（1）UCP至少保留20%的I/O余量，并预留20%的扩展空间。（2）根据客户的要求，将本地仪表连接到现场接线箱上。（3）报警、联锁在画面上实现。（4）用于ESD回路的浪涌保护器带有SIL2等级认证。

接电缆：UCS系统内部通讯的电缆；UCS系统与BNC3500通讯的电缆系统供电UCS系统将接受业主提供的二路的220VAC UPS供电，UCS系统提供专门的24VDC冗余电源，用于柜内其它设备及现场仪表回路供电。系统接地。UCS系统将采用等电位接地方式，有两种接地汇流排：保护地、工作地。接地电阻值要求不大于4欧姆。可以共用一套接地网系统。浪涌保护。为了保护设备安全和系统的可靠，避免雷电感应所引起的电流与电压引入系统，在所有的仪表信号传入接口，执行机构信号接口，供电接口，经户外线路引入控制系统应设置浪涌保护器或采用继电器隔离，浪涌保护器本技术方案采用MTL产品。

5 机组控制盘（UCP）

每座压缩机站都应配备操作员工作站。与每台机组配套的1台HMI图形操作员工作站应为盘装型，安装在UCP上，配备17寸触摸屏、键盘及鼠标。另外提供2台放置在中控室操作台上的台式操作员工作站，用于监视机组的运行工况。操作员工作站是操作人员与UCS的人机接口，操作员通过它可详细了解运行情况，并可下达操作控制命令，从而完成对压缩机组的监控和管理。操作员工作站采用工业级微型计算机，最少应具有数据采集及处理、实时及历史数据的管理、动态工艺流程及其他图形的显示、报警/事件管理、报表生成及打印等功能。在远程控制模式时，关闭操作员工作站不应对UCS的信号传输、运行有任何影响。操作员工作站的配置要求详见数据单，其硬盘的容量不低于2TB。机柜上设有指示灯：允许启动、运行、停止。按钮：启动、正常停止、带压停止、泄压停止。在本次应用中，将使用到的主要功能如下：启动/停车顺序控制 ，负荷控制，机组联锁保护（ESD），速度控制，机组机械状态检测，时间同步，离心压缩机防喘振控制，工艺管路阀门顺序，离心压缩机紧急防喘振系统（EAS），冗余网络接口，密封气系统，润滑油油气分离器，润滑油系统，离心压缩辅助设备，相关报警的处理，人工或自动就地控制（LOCAL），远方自动控制（SCS或调度中心操作模式）REMOTE），OFF停机，就地控制方式优于远程控制方式。

［1］廖汉荣.高速离心压缩机的油封改造［J］.中国设备工程，2013（4）.