循环气压缩机系统联锁控制功能的实现

董学野

摘    要           本文主要介绍利用Series90-30可编程控制器，实现循环气压缩机系统联锁控制功能的控制方案及实施方法。

关键词：轴位移 轴振动 密封水 润滑油

1.引言

天津14万吨乙烯工程EO/EG装置是采用荷兰壳牌的氧化法专利技术，年生产能力为2.2万吨EO，4.4万吨EG。全装置共有9个工段，其中循环气压缩工段为该装置的核心，压缩机为美国AC公司DH3M离心式压缩机，联锁控制系统为冗余的Series90-30可编程控制器。循环气压缩机（ K-201）在大型驱动电机的拖动下，通过对入口物料的压缩升压，使物料连续循环流动，以提高原料的利用率和投入产出比，为装置连续化生产提供了源动力。然而循环气压缩机系统的运转情况又与自身的密封水、润滑油、压缩机入口的吸入罐的液位、外部工艺条件等诸多因素相互关联，联锁逻辑比较复杂，控制指标比较严格，如果控制系统不灵或出现偏差就会造成压缩机停车乃至压缩机本身如：轴密封组件等设备的严重损坏。因此循环气压缩机系统的联锁控制系统为该装置的核心的核心，十分关键而重要。

2.循环气压缩机联锁控制方案

基于安全可靠，切实保护机组设备的原则，循环气压缩机系统联锁控制方案由以下两部分组成：

2.1压缩机系统本身联锁控制方案

压缩机系统本身联锁控制方案，根据其组成特点分成以下两部分：

（1） 压缩机的控制

对驱动电机、齿轮箱和压缩机本机的一些参数进行监视，并且把压缩机轴振动、位移，轴瓦温度等重要参数引入联锁控制系统，一旦上述参数高于联锁值，控制系统马上动作，停止机组运行，以便切实保护机组设备。

（2） 密封水和润滑油两套辅助系统的控制

润滑油系统与密封水系统控制方案的原理十分相似。

由于篇幅有限，这里仅就密封水系统联锁控制方案加以说明。密封水系统为压缩机本机提供足够密封水压力，用以保证循环气体在压缩机本机处不泄漏，使循环气体在此升压，为循环气体在密闭的工艺管路中循环参加反应提供源动力。为此密封水系统配有一个压力控制器（PIC-2030），通过该控制器调节PV-2030阀的开度，使主机泵MPK-202A的密封水出口压力（PG-2006）保持在2.896MPa，以满足压缩机本机正常运转密封的需要。此外，为了避免压力控制器失灵或失调，造成密封水压力波动，用密封水罐对密封水做进一步缓冲，以水罐液位的高低代表压力的大小，对密封水罐的液位进行监控，另外密封水系统配有TIC-2018温度调节控制器，调节经由EK-202A/B冷却器的密封水流量，使密封水的温度保持在32.5～48℃，以满足压缩机正常工作需要。

2.2  相关工艺和公用工程条件联锁控制方案

循环气压缩机系统能否正常运行还受相关工艺和公用工程条件的制约，因此在K-201启动之前保证循环压缩回路的畅通。K-201入口缓冲罐（V-204）的液位LSH-204A为75%和K-201入口压力PSH-207为1.4MPa，即这两个参数都达到设计要求时，才能启动K-201，把循环气体压缩升压到1.862MPa的设计值或稍高于设计值，压缩机系统才能起到应有的作用，为循环气体在工艺管道中循环提供源动力。

3. 联锁控制方案的实施原则和联锁控制功能的实现

3.1联锁控制方案的实施原则

基于安全可靠、切实保障机组设备的原则，在循环气压缩机联锁控制方案的实施上，着重采取了以下两方面措施：

1） 提高现场仪表的可靠性

为了避免因现场仪表故障或误动作致使联锁停车，我们不仅对每个参与联锁控制的温度、流量、压力、液位等现场一次检测仪表和开关仪表选用技术先进、性能稳定可靠的国外著名公司的产品外，还分别给他们配备了旁路钥匙，这样就进一步提高现场一次元件和仪表的可靠性。

2） 提高联锁控制器的可靠性

联锁控制器是联锁控制系统的核心，我们选用了美国GE Fanuc公司的整机冗余的Series90-30可編程控制器做为联锁控制器，这样就更进一步提高了联锁控制系统的可靠性。

3.2 联锁控制功能的实现

循环气压缩机系统的联锁与诸多因素相互关联，逻辑比较复杂。根据其完成的功能不同，整个联锁控制系统可分成以下几部分：

（1）  密封水系统辅助水泵电机MPK-202B自启动联锁

（2）  密封水系统储水池水温自动控制联锁

（3）  润滑油系统辅助油泵电机MPK-201B自启动联锁

（4）  润滑油系统储油池油温自动控制联锁

（5）  压缩机紧急停车联锁

（6）  允许启动压缩机联锁

（1）～（4）这四部分的联锁逻辑非常简单，比较容易实现，由于篇幅有限，这里仅就密封水系统储水池水温自动控制联锁的实现加以说明。用温度开关TSHL-2017检测储水池的水温，当水温低于27℃时，联锁控制器（PLC）的数字输出点为MCC提供一个闭合触点，电加热器HET201-2开始加热 。当水温高于32℃时，TSH-2017的触点断开，停止加热。

第（5）和（6）是循环气压缩机系统联锁控制系统，其中压缩机紧急停车联锁是允许启动压缩机联锁的一个组成部分，是机组设备免于损坏的保证。它由轴振动、轴位移等共11个条件组成，联锁控制器时实扫描读取数字输入模件上的每个联锁输入条件的状态，进行相应的逻辑运算与判断。

当有某一个或多个输入条件处于联锁状态，则延时5秒后，紧急停止压缩机运行。也可根据生产或操作情况，按下现场辅助盘的紧急停车按钮HS-2001，人为地停止压缩机运行。

允许启动压缩机联锁由Series90-30型可编程控制器全面采集压缩机相关联锁数据，并且时实进行逻辑运算和判断。当允许启动条件满足时，Series90-30将通过数字输出模件，触发现场辅助操作盘上的绿色的允许启动灯亮。这时按下现场辅助操作盘上的启动按钮HS-2003，压缩机就可以启动了。

4. 结束语

天津乙烯EO/EG装置循环气压缩机联锁控制功能的开发使用，提高循环气压缩机系统的安全可靠性，该联锁控制系统投入运行以来，联锁动作灵敏、准确，控制功能完全符合设计要求。没有因联锁控制系统故障而影响压缩机运行，对保证EO/EG装置连续生产起到了决定作用。