过滤工序真空机机组DCS控制系统改造

(青海发投碱业有限公司，青海 德令哈 817099)

1 原系统配置现状

根据公司早期90万t/a纯碱项目设计规划，青海发投碱业有限公司选用了两台沈阳鼓风机厂生产的MCL-805-1离心式真空压缩机作为真空过滤的附属设备，原动机为汽轮机，通过膜片联轴器与离心压缩机相连接。该设备生产能力大，吸气量均匀，结构简单紧凑，易损件少，便于检修，运行可靠，连续性运转周期长。真空机机组控制系统为：CE FANUC PLC系列series90-30，型号：CE FANUC 90-30 364 CETFCH，配置如下：

电源模块 IC693PWR321

中央处理器 IC693CPU364

热备软件 IC641HBR301

模拟量输入模块 IC693ALG223

模拟量输出模块 IC693CHS391

数字量输入模块 IC693MDL654

数字量输出模块 IC693MDL753

控制系统监控软件 iFIX

过滤真空机机组控制系统薄弱，自2005年10月投运行后系统故障率较高，发生多次跳停事故，缺陷为：

1)两台机组共用一套PLC系统，不能相互独立，对于备用机组的检修无法安全实现。

2)机组保护系统设计不合理，如温度、振动、位移探头在出现断线故障时会造成误跳车。

3)报警联锁逻辑设计不合理，单点跳车，使得联锁不能投用。

4)系统抗干扰能力差，在检修某点温度信号时，该点信号会干扰到其他信号。

根据上述情况，公司于2016年大修期间采用杭州和利时DCS HOLLiAS MACS V6.5.2 版本对真空机机组控制系统进行改造。

2 改造方案及配置

本改造的项目为真空机机组PLC系统改造为和利时DCS HOLLiAS MACS V6.5.2控制系统,使两台机组相互独立，分别设置为0#域和1#域互不干扰，对于备用机组的安全检修提供了方便。

硬件方面：现场控制柜2面，操作台1面，操作员站2台，历史站2台、GPS时钟一套，其中2面控制柜安装在压缩机柜室内，2台操作员站、2台历史站及操作台安装压缩操作室内。

软件方面：控制逻辑组态、工艺流程画面组态、程序控制调试等。

系统实际配置总点数为202点，其中AI:48点，AO:4点，DI：50点，DO：60点，PT100热电阻为40支。现场控制柜硬件配置如表1。

3 改造施工流程

1)前期硬件、软件配置、控制方案组态、调试、模拟开停车等全部完成。

表1 现场控制柜硬件配置表

2)利用停车检修时机进行改造，首先现场控制柜、操作员站就位，旧PLC机柜拆除、DCS机柜就位、安装，其次电气、仪表信号电缆连接采用分步实施逐台改造——调试——试运行——投运的方案。

3)程序控制系统调试，按程序表逐步测试，对每一步的运行条件，各元件状态，程序时间等全面检查试验。

4 HOLLiAS MACS V6.5.2系统主要特点

1)单层网、对等网络结构：采用“直接通信”的方式大大增加了系统稳定性，同时也避免了下装服务时容易导致系统崩溃的问题；操作员直接与控制器通讯，真正的即时同步，不存在任何切换操作，历史站故障不影响操作。离线、在线数据自动同步，如修改量程，直接在下层修改，不用同时修改离线、在线数据，数据库不用编译。无服务器概念，原服务器部分功能由历史站接管(历史数据存储、报警信息),操作员直接与控制器通讯,增加测点，修改画面和方案页后，直接生效，不用编译下装历史站：例如增加AM点，DM点，无需下装，增加后立即就能在画面上显示数值。无初始化功能，在线添加模块，修改任何组态,都是无扰下装。真正的在线强制，避免意外操作释放强制点。可进行任意管脚强制并提供完善的强制信息列表。

2)专业性强：系统依据行业特点开发出电力版和化工版，功能及算法贴近行业特点，丰富的算法库，符号库，灵活易用的自定义功能，支持多种界面类型的应用丰富的图形元素，完善的图形显示效果，支持立体显示。HOLLiAS MACS V6.5.2系列无缝集成第三方系统和设备。提供OPC/DDE/ODBC等软件标准接口，可与第三方的应用程序之间直接进行数据交换，支持PROFIBUS/HART/MODBUS等国际上常用现场总线，可以方便添加第三方设备，如智能仪表、PLC和变频器。协同组态功能，支持多台工程师站同步进行组态，几个工程师站可以同时访问主工程师站，并对其工程中的不同控制站进行组态，最后主工程师站即可得到全部的完整的工程。

3)主控功能完善：完善切换机制，提高冗余可靠性。 增加硬件错误记录与日志，方便查询故障和下层修改参数记录。 网络带宽升级为100M，提升了系统性能。 增加了除0和数组越界保护等等，提高了系统稳定可靠性。 改进了屏蔽网络风暴对控制器影响 (单网故障不影响控制和通讯,双网故障不影响控制)，增加防火墙和路由功能，单控制器硬件测点超过1 000点，通讯点达20 000点，对点名，点说明无字符长度限制。

5 控制系统改造

5.1 气路系统

开车条件：

润滑油压>0.25 MPa；

润滑油温>35 ℃；

防喘振调节阀微开；

入口阀微开；

冷却水压力正常。

开车条件可按逻辑图1的要求，满足上述条件压缩机方可开车。

5.2 防喘振控制

无论压缩机的压缩比是多少，要保证压缩机的吸入量比喘振流量大，只有这样才能保证压缩机稳定的工作。当入口压力低时打开防喘振阀进行补气。控制逻辑如图2。

图1 开车条件逻辑图

图2 防喘振阀控制逻辑图

5.3 润滑油系统及联锁保护

油压调节回路：自力式压力调节阀PCV341,一次调节：0.95～1.1 MPa；润滑油总管油压：0.25 MPa。

油温报警回路：油温报警回路的作用是对润滑油温进行监视，测温元件TE341把信号送至控制室，并当油温高于正常值时报警(报警值>55 ℃)。

过滤器差压报警回路：当过滤器差压超过正常差压时，说明过滤器该清洗了，测量仪表发出报警信号进行报警(差压报警值>0.15 MPa)。

备用润滑油泵启动、报警、联锁回路：由PT351、PSA352A、 PSA352B 、PSA352C把信号引入控制室，当油压达到0.25 MPa时满足启动条件；当油压低于0.15 MPa时报警联锁启动备用泵；当油压过低时，低于0.1 MPa时，PSA352A/B/C开关信号采取三取二联锁动作，报警联锁停车。机组停机保护联锁逻辑如图3。

图3 机组联锁保护控制逻辑图

表2 改造后性能和有关参数

(续表)

6 改造后运行效果

过滤真空机机组DCS改造后控制系统具备MCS(模拟量控制系统)、DAS(数据采集系统)、SCS(顺序控制系统)、PEAK150(调节系统)、SOE(事故顺序识别、事故追忆)等功能。控制系统实现以CRT、人机界面为主的控制模式，提高了真空机机组的自动化控制水平及机组的运行效率，降低控制系统的故障率，使机组的可利用率大大提高。