应用HIMAX系统实现循环氢压缩机组的优化控制

孙 强

（中国石油大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆163711）

应用HIMAX系统实现循环氢压缩机组的优化控制

孙 强

（中国石油大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆163711）

阐述了HIMAX系统在循环氢压缩机的升速、调速及防喘振功能方面的应用。该系统具有较高的容错性、系统CPU性能强大，具有很快的SOE事件记录功能，分辨率达到1 ms，时间精度可达0.1 ms。系统支持所有国际通用的标准协议，可以与国内外主流DCS系统无缝集成。

HIMAX系统；循环氢压缩机；调速；优化控制

某汽油加氢脱硫装置2013年10月建成投产，以催化汽油为原料，生产国Ⅴ汽油产品，装置分为预加氢、轻重汽油分馏、重汽油加氢脱硫、辛烷值恢复、循环氢脱硫、重汽油稳定等部分。

该装置工艺技术先进，控制复杂，为确保安全生产，装置生产过程控制采用DCS系统。装置联锁保护及大机组控制由ITCC/SIS系统完成，系统间通过以太网实现数据通讯。DCS系统选用横河公司CENTUM VP系统，ITCC/SIS系统选用HIMAX系统［1］。

1 HIMAX系统

HIMAX系统是世界上第1套TUV认证的XMR结构安全系统，具有强大的适应性。无论单系统集中控制还是多系统分散控制，均能完全满足安全性和容错性能力要求。该系统组态采用SILworX软件平台，用户界面灵活直观，完全图形化的拖放设计，有助于排除人为错误。该系统具有最高的容错性，应用4-2-0的降级方式。该系统CPU性能强大，具有最快的SOE事件记录功能，分辨率1ms，时间戳精度可达0.1 ms。

2 系统配置

该装置HIMAX系统的配置包括3台操作站，1台工程师站，1套控制站（含远程柜），配置现场机柜间和中心控制室，见图1。

图1 HIMAX系统配置

3 机控制原理

汽轮机有AIRPAX转数探头6支，SE3821连接现场就地转数表（TACHTROL 30），SE3822和SE3823通过转数监视器连接进入HIMAX系统转数卡，SE3824和SE3825和SE3826连接进入BN3500系统3块独立的超速保护卡（3500/53卡），输出超速跳车信号进入HIMAX系统，通过HIMAX系统内联锁逻辑判断是否停机。

4 系统的主要功能块

（1）STARTUP-CTRL升速控制功能块

该功能块主要完成机组暖机转速的升速、穿越汽轮机临界转速的升速、穿越压缩机临界转速的升速等功能。机组升速完成后，该功能块发出STARTUP-FINISHED升速完成信号，可进入下一步操作。

机组暖机转速升速、穿越临界转速升速是由PID_PI控制器和斜坡给定来完成。根据需要设置了两组PID功能块，用于分段控制升速过程，确保平稳控制。

（2）SPEED_CTRL功能块

在机组STARTUP-CTRL功能块完成升速以后，该功能块用于承担压缩机转速调节功能。

机组的转速控制、超速试验是由PID_PI控制器和斜坡给定来进行［2］。

5 系统的调速器功能

调速器操作界面具备实时趋势、登陆、调试、联锁等按钮、升速控制功能区、转数控制功能区、汽轮机跳车等显示操作功能。

5.1 调速器的升速功能

（1）复位机组外部联锁。

（2）复位机组内部联锁7个跳车信号：转数测量故障、调速阀故障、速关阀故障、工艺联锁停车、超速跳车故障、临界失速控制、手动停车。

（3）检查允许启动条件满足后，按“允许确认”按钮，确认防喘振控制阀是否全开，确认压缩机出入口压力是否正常。操作员按“启动”按钮，进入升速任务。整个升速分为4段，IDEL1～IDEL4升速完成后，转数8 576 r/min时，汽轮机进入调速阶段。

5.2 调速器的调速功能

汽轮机MOS运行开关有“调速控制”和“MOS控制”2个位置，分别对应于8 576～12 865 r/min和1 000～12 865 r/min2个范围内进行操作给定调整。

5.3 调速器的联锁功能

（1）外部联锁信号：调速器ST Governor Trip功能块接受汽轮机快速停机电磁阀（SV3801、SV3802）逻辑与信号。

（2）内部联锁跳车保护：由调速器ST Governor Trip功能块实施，该功能块产生。Trip1_Trip7跳车报警信号。

（3）内部超速跳车功能：在Speed Monitor块中实现。

（4）开车联锁复位顺序是：先复位外部联锁，再复位调速器内部联锁［3，4］。

5.4 调速器升速控制效果

该调速器升速控制效果见图2。

图2 升速控制效果

从图2可以看出，整个升速过程转数跟踪迅速平稳，能够满足机组升速及调速要求。

6 防喘振控制

防喘振控制器通过调节防喘振阀将出口气体返回到一段入口。当停机联锁动作发生时，防喘振阀全开，当停机信号解除后，通过按“复位”按钮，可解除防喘振控制器内部的停机锁定信号。机组启动时，防喘振阀全开［5］。

7 结束语

通过多年的实际运行，该控制系统卡件无故障，机组运行平稳，联锁动作迅速，无误动作，SOE事件记录准确。HIMAX系统是一套安全可靠、功能丰富、性能强大的控制系统。

［1］刘新光.黑马HIMAX系统在汽油脱硫装置的应用［J］.炼油与化工，2015（4）：44-46.

［2］张蓉.HIMAX保障安全生产的新武器［J］.流程工业，2009（19）：22-23.

［3］杨晨.汽油加氢装置联锁控制系统的设计［J］.石油化工自动化，2002（4）：12-13.

［4］刘瑞萍，王国旗，夏少青，等.催化裂化汽油加氢装置的安全联锁特点［J］.炼油技术与工程，2012（11）：33-35.

［5］夏少青.催化裂化汽油加氢装置典型控制方案［J］.炼油技术与工程，2010（5）：31-33.

Optimization control of recycle hydrogen compressor by application of HIMAX system

Sun Qiang
（Oil Refinery of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163711，China）

This paper expounded the application of HIMAX system in the speed raising,speed governing and anti-surging function of recycle hydrogen compressor.This system has the highest fault tolerance,strong CPU performance,fastest SOE event logging function,its resolution ratio reached 1ms,and its time accuracy can reach 0.1 ms.The system supports all the international common standard protocols,and can have seamless integration with mainstream DCS systems at home and abroad.

HIMAX system;cycle hydrogen compressor;speed governing;optimization control

TH45

B

1671-4962（2017）05-0065-02

2017-09-16

孙强，男，工程师，1991年毕业于中国科学技术大学电气自动化及仪表专业现从事控制系统的设备管理工作。