DCS系统在CO2螺杆压缩机联锁保护的应用

叶承祥,李维江

(中盐内蒙古化工股份有限公司，内蒙古 阿拉善 750333)

中盐内蒙古股份有限公司(以下简称“公司”)重碱工序采用CO2螺杆压缩机是上海压缩机厂生产的LC-290/3.7型螺杆压缩机，动力设备为电动机拖动，电压等级6 kV、功率1 300 kW，转速2 948 r/min，由于压缩机电动机属于大功率设备，启动时对电网冲击较大，而且公司又是自备电厂孤网运行，所以，压缩机的安全运行至关重要。它的稳定运行影响着化工生产线的稳定，同时也影响热电车间汽机锅炉的稳定运行，压缩机的安全运行是通过联锁保护系统来实现。

1 压缩机的联锁方式和条件

螺杆压缩机联锁系统采用盘装仪表与ZJ7型电气继电器组合来实现联锁保护，如图1。

(1)螺杆压缩机压力联锁条件：

进气压力≤0.08 MPa时报警；排气压力≥0.375 MPa时报警，排气压力≥0.45 MPa联锁停机。润滑油压≥0.16 MPa时允许主机启动；润滑油压≤0.13 MPa时备用油泵启动；润滑油压≤0.10 MPa时联锁停机。

(2)螺杆压缩机温度联锁条件：

排气温度≥85 ℃时报警；排气温度≥100 ℃时联锁停机；进油温度≥45 ℃时报警；轴承温度≥65 ℃时报警；轴承温度≥70 ℃联锁停机。

(3)油箱设油位高低报警。

2 联锁原理图

联锁原理图如图1。工艺联锁控制参数为温度、压力和压缩机联锁使用的是传统电器元件控制，装置的二次接线复杂，故障率高，动作原理由现场传感器提供数据传递给盘装仪表，盘装仪表以接点的形式驱动继电器来完成联锁动作方式。

图1 联锁原理图Fig.1 Schematic diagram of interlocking

3 继电器联锁在实际运行中存在的问题

(1)螺杆压缩机采用油润滑运行时现场环境会产生油汽，电气元件ZJ7型中间继电器长期在油汽环境中工作触头容易氧化，增加触头接触电阻造成联锁不动作。

(2)检测信号不能准确无误地反映生产过程的异常情况。排气温度联锁因检修点处振动、腐蚀使温度指示偏高，虽已采取铠装伯电阻为测温元件，但在使用过程中因上述综合因素出现断裂、漏等情况，检测仪表误动作而引起不必要的事故停车，同时排气温度、排气压力共用一个继电器(8J),不能区分联锁动作的真正原因。

(3)工艺异常联锁动作。停车时的工艺参数不准确，停车后联锁动作状态不能有效监测，不能及时判断故障，采取相应处理措施。工艺参数记录精度、灵敏度比较差，不能满足控制参数的需要。

4 DCS系统压缩机联锁保护的应用(表1)

表1 改造后的DCS联锁表Tab.1 DCS interlocking table after transformation

在DCS 系统选择中，为了系统应用的可靠性，先进性及易维护性等各方面因素，选择了国产的浙大中控的JX-300XP 系统作为硬件基础及软件开发的平台。JX-300XP为工业自动化提出了新的概念，基于 Web on Field 结构的公共通讯环境和信息流传送，简化工业自动化的体系结构，增强过程控制的功能和效率，提高工厂自动化的整体性和稳定性，最终节省企业为工业自动化而作出的投资。JX-300XP基于网络技术设计，真正实现工业自动化系统的网络化、智能化、数字化。

(1)建立压缩主控室DCS后台监控系统(操作站和工程师站)系统要求能够反映全部现场采集的信号。在流程图监控画面中对各设备的运行、备用状态用彩色文字、图形进行标注以便于观看，打印报表时会自动填写各塔的工作指标参数。

(2)DCS系统中的程序应用用图形化组态软件编写，以比较、算术运算、选择、转换、逻辑运算、数学函数、控制、输入处理、累积函数、混合运算等模块来实现联锁保护、自动调节等功能，使工艺参数指标更直观、人性化设置界面，调节灵敏、方便。

(3)接入温度(68台套)、压力(32台套)、流量(2台套)、液位(5台套)，有毒气体检测探头(6台套)，所有监测数据都引入DCS系统显示并监控调节，设备(23台套、72路测点)的监控配置了电机电流，运行状态的监测及设备停机的控制。

(4)润滑油站联锁回路，在DCS控制系统中编程，简化控制回路，减少设备故障的发生。

(5)输出卡件及供电电源卡件为冗余热备状态，总供电为UPS电源箱供电，在突发断电、断信号的情况下完全可以保证在一个小时内不断电，使操作人员有足够的时间处理事故。

(6)通过光纤连接到调度室，应用PIMS软件，以调度室监控机作为服务器，把压缩机的DCS实时数据发布到网络上便于调度能相互监控，观察生产工艺指标。

5 运行效果

(1)DCS联锁投运后可降低压缩机仪表设备的故障，无形中可避免因二次仪表的故障而影响生产，给企业造成经济损失。

(2)DCS联锁投运后可改善压缩机操作人员的工作环境，降低维修人员工作强度，提高操作控制速度及灵敏度。从而可得出，以DCS集散控制系统来控制操作生产可提高产量，达到节能降耗的作用。

(3)投运DCS系统后，应用图形化组态及语言组态软件对联锁系统进行编制，优化工艺回路操作便于参数设定，快速手自动无扰动切换，使操作更加灵活方便，生产控制更加平稳，在节能降耗、均衡生产、增加产量上起到不可估量的作用。在提高公司产品生产自动化水平和提高企业形象上具有较好的社会效益。

6 结束语

公司CO2螺杆压缩机联锁保护改为DCS系统，连续使用5 a，压缩机未发生一起非停故障而影响生产，DCS系统的改造提高了生产系统安全可靠性；压缩机DCS联锁保护系统的投运有利于快速有效地诊断和排除故障 ,避免了系统出现误动和拒动的可能, 确保压缩机的稳定运行 ,为生产装置的稳定奠定基础。