仪表联锁一体化控制单元（ITCC）在压缩机防喘振应用

高专科

[摘    要]在本文的分析过程中，主要针对PLC的轧碎机一体化控制系统当中，所构成的PLC和现场总线系统等，进行详细的阐述以及分析，并对各个系统之间的关系进行明确，以此为相关领域当中的工作人员，提供一定的技术性参考，目的在于能够将仪表联锁一体化控制单元（ITCC），有效应用到缩机防喘振控制中，提高应用水平。

[关键词]仪表联锁一体化控制单元;压缩机;防喘振控制;温度控制

[中图分类号]TM921.5 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）10–00–03

Application of Instrument Interlock Integrated Control unit （ITCC） in

Compressor Anti Surge Control

Gao Zhuan-ke

[Abstract]In the analysis process of this paper， the PLC and fieldbus system composed of the integrated control system of the mill and crusher of PLC are elaborated and analyzed in detail， and the relationship between each system is clarified， so as to provide certain technical reference for the workers in the related fields， and the purpose is to be able to integrate the instrument interlocking control Unit （ITCC） is effectively applied to the compressor anti surge control to improve the application level.

[Keywords]instrument interlocking integrated control unit; compressor; anti surge control; temperature control

在过去的生产过程中，所使用的蒸汽透平压缩机，大多数都是采用独立的系统，以此可以有效在使用的过程中，利用电子调速器进行转速方面的控制和调节。而在对于一些智能仪表而言，则可以实现对于防喘振系统以及一些油路系统，实现较为全面的自动控制。

1 研究背景

在现阶段ITCC功能方面的應用过程中，伴随着通信技术方面的完善，使得需要进行更加复杂多变的控制，同时还需要保障控制能力有着较高可靠性和安全性，以此伴随着技术的发展，推出了仪表联锁一体化控制单元。在具体的应用过程中，主要是形成了ITCC控制系统，可以实现较高能力的系统使用。

2 系统构成以及控制原理

2.1 系统构成及硬件控制原理

在本文的分析过程中，压缩机能够实时被监控，并且工作人员可借助操作系统对其进行控制，同时还可以在实际的操作过程中，通过人机接口的显示单元，进行充分的配对。现场进行控制的面板和仪表，同样属于系统的主要组成部分，各个构件结合，这样就组成了较为可靠的系统。在实际应用的过程中，主要是利用硬接线，以及通讯的方式进行操作和链接。在压缩机运行期间，工作人员可通过监控系统，对其状态进行监控，还可以通过操作系统，传出操作指令，经由通讯构件进行传输，当系统接收指令后，压缩机的运行状态便会发生改变。当压缩机出现故障时，工作人员能够通过显示屏发现。

2.2 压缩机过程控制方式

在现阶段的ITCC当中，主要是针对压缩机在使用的过程中，能够实现的各种控制操作。例如，需要对一段进口压力的性能，起到充分的控制作用。之后，还需要对蒸汽透平的转速，以及抽气方面，进行充分的控制调节。而对于在压缩机能够实现的防喘振方面，也需要起到一定的控制调节作用。在系统当中还应有Protech 203超速保护装置，是一种独立超速联锁停车单元。在实际的使用过程中，主要是通过对现场当中的3个独立转速信号，进行接受处理，之后在进行3oo2表决。若存在压缩机超速的情况下，在ITCC端，当没有进行有效的停车判断时，203超速保护装置就会动作，从而进一步的保障压缩机可以安全的进行停车。而在转速信号恢复到正常的情况下的时候，便可以针对ITCC进行相应的复位。

而在轴振动以及温度信号的收集方面，都需要在系统当中的监控系统进行实现。之后则需要在HMI或DCS上，进行参数的显示。而在进行实现的过程中，则需要通过硬接线发送判断给ITCC，再由控制器进行判断，最终使得压缩机当中的保护系统能够有着较高的可靠性。

3 防喘振控制理论

3.1 压缩机特性

在进行使用的过程中，需要能够对压缩机转速、压力以及温度方面，进行合理性的分析。之后还需要对压缩机当中的操作极限、喘振线等，进行关系方面的明确。这样就可以充分的保障，在使用的过程中，利用这样的数据分析，进行合理性的分析和研究。

在进行压缩机特性分析的过程中，需要对喘振线进行合理的编程分析，确保能够将编程数据资料，都被应用到分析过程中，这样在设计的过程中，便可以设计出较为合理的控制器内部喘振线。之后，还需要进行安全阈值的设定，充分的保障在合理的范围当中进行操作。

3.2 操作点

对于操作点的设置，本质上就是一个计算的值，为了实现这样的操作计算点，就需要从工艺测量的过程中，可以生产单一的数字信息，之后还需要通过操作人员的操作，将其操作的实际参数，与压缩机特性当中的控制线，进行充分的比较和分析，进而对现阶段压缩机的运行效果进行分析。

关于压缩机的操作点，是以设备制造厂家提供的喘振曲线为基础，利用控制器进行二次保护的操作手段，防止因工艺、设备等原因造成重大事故。计算的操作准确与否是控制的关键。我们将TRICONEX系统的控制器和符合IEC 61508标准的先进仪表相结合，自定义计算模块，从而达到实时、准确的控制。

一般来讲，设备厂家会提供设备计算的压力和流量的特性曲线，控制曲线是经过实时计算的数据产生，使得机组实际工况与设计有参照对比性，确保机组在安全区工作。喘振点的计算实际就是实时判断当前工况是否在安全区域内，若工况发生变化就要采取措施使压缩机在安全状态下运行。

控制点计算的原则是判断当前工况是否在非安全区内，以CO压缩机为例，设备厂家提供5个控制点，对应的出口压力和流量如表1所示：

首先进行非安全区判断，假设出口流量为y，那么就有y1，y2，y3，y4，y5的对应数值，也就对应是5个区域，y实际流量若>y1而

出口压力设P，也就有P1，P2，P3，P4，P5的对应数值，设喘振工作点为X，则X在第一工作区的计算就是X：=[（ Y - Y1 ） * （ X2 - X1）/ （ Y2 - Y1）] + X1; 第二工作区的计算是 X：=[（ Y - Y2 ） * （ X3 - X2）/ （ Y3 - Y2） ]+ X2……第五工作区的计算是 X：=[（ Y - Y5 ） * （ X6 - X5）/ （ Y6 - Y5） ]+ X5;  相关的计算封装在控制器的模块里，再由系统进行调用，这样就完成了逻辑里的计算功能。

根据出口压力的不同，喘振線、防喘线、预喘线流量都各不相同。控制系统自动监控实际工况，并对其进行计算时，同时，判断工况是否为安全区，在此基础上，确保压缩机出口压力以及流量等指标，从而为实际稳定运行过程提供保障。

4 控制器的分析

控制器属于压缩机中的主要组成部分，常用的控制模式，包括自动控制、手动控制，不同模式具体情况如下。

4.1 自动控制模式

这种控制模式是一种较为严谨的控制形式，相关工作人员无法对其防喘振阀进行操作。在系统当中的防喘振控制器，能够直接对防喘振阀，进行有效的控制。在整个控制系统当中，往往需要对数据进行全面的监控，掌握防喘振阀在现阶段的正确位置。而在控制系统处于自动模式当中的时候，手动模式仅仅可以对阀门的位置进行跟踪，以此就可以在接下来的操作过程中，实现手自动方面的切换。

防喘振控制需要在自动控制模式下进行执行。每一个例行的程序，都需要输入高信号选择模块的输入值。这些控制程序能够起到两种不同的功能：首先，是对工艺条件进行监控，从而提供一定的纠错功能，使已经发生变化的工艺，可以返回到相应的操作合理点上。在例行程序的操作过程中，可以有效的保障其稳定操作，能够形成较为连续的调节输出节奏，之后也能够成为闭环例行程序。之后，还需要在某些事件触发之后，提供固定不变的纠错方式。

4.2 自动备用的手动控制模式

在这样的模式当中，可以有效的允许操作的人员，进行防喘振阀方面的控制和调节。但是，在实际的操作过程中，依然无法有效的将阀门实现自动化的关闭。而且，实际的防喘振阀的常数值，是基于手动信号以及自动信号这两方面的最高数据，进行有效的显示。

因此，在控制系统当中，可以有效的对压缩机当中的操作参数，以及压缩机当中的特性图进行监控。而一旦在监控系统运行的过程中，对受到手动控制系统的监控，发现压缩机的流量，在喘振线之下，就需要将其开启手动的操作控制模式，从而打开防喘振阀。在操作人员工作的过程中，可以利用手动的方式，对防喘振阀进行位置方面的调节和操作。操作点在压缩机特性图的任意安全位置的时候，都可以实现这样的操作。

5 运行效果

在压缩机运行的过程中，在基于上述的防喘振控制理论下，可以有效的进行高效率的运行。而对于防喘振控制器当中的闭环例行程序的使用过程中，可以很好的让压缩机当中的防喘振控制系统，更加的合理和及时。同时，对于开环例行程序而言，则是可以在运行的过程中，能够起到对压缩机的保护作用，而对于防喘振检测程序而言，则可以更加有效及时的对压缩机的喘振进行使用，并且为相关工作人员，提供一定的报警信息。之后，在运行的过程中，由于使用了较为可靠的现场仪表，以及一些PLC硬件设备，就可以让整个系统在实际的运行过程中，能够有效较高的效率以及稳定性。

6 总结

综上所述，在本文的分析过程中，主要针对仪表联锁一体化控制单元（ITCC），在压缩机当中的防喘振控制进行相应的分析，其应用之后，经过实践分析后发现，有着较为稳定的运行效果，以此是一种较为高效率的改进方式，提升了压缩机的运行效率。

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