中国石油大港石化公司催化装置Elliott气压机组控制系统于2002年8月投用,系统主要由TRICONEX TS3000三重冗余控制系统(包括两台工作站和一台辅操台,逻辑由Tristation1131实现,人机界面由Intouch9.5实现),TS310调速器,WOODWARD PT203三取二超速保护器以及其它辅助设备组成。
其中,TS3000系统是整个控制系统的核心,主要完成如下功能:机组紧急停车联锁保护,机组启动条件判断,压缩机防喘振控制,单回路PID调节控制,HMI上位机手动透平升降速,机组运行状态监控数据显示,与DCS、TS310调速器、PT203超速保护器等辅助设备通讯,事件顺序记录和系统诊断等。TS310调速器主要实现透平启动、暖机、手动升降速、接收DCS负荷控制信号调节转速设定植和停车等一系列透平转速调节功能。PT203三取二超速保护器实现透平超速跳车保护功能。
近几年来,TRICONEX在大型机组透平转速控制方面积累了大量实践经验,不断完善控制方案,升级系统硬件和相关扩展函数软件包,减少可能引起故障的不必要中间环节,整合系统向综合化一体化发展,力求最大程度保护机组安全运行,同时增强系统日常维护的可操作性。在技术进步的趋势下,TS310调速器渐行渐远,在新建机组控制项目中已被淘汰。取消TS310超速保护器,将透平启机和调速控制逻辑整合到TS3000系统中,提高系统运行可靠性,使操作更加灵活。
2 原TS310调速控制系统分析
机组共有6个转速测点,其中2个直接接入TS310作为TS310的调速控制信号,3个接入PT203作为三取二超速保护器速度信号,1个接入现场就地盘,就地盘的启动、升速、降速、紧急停车、超速测试等开关点直接接入TS310,通过MODBUS协议与TS3000通讯进行升、降速控制,中间接点多,出故障概率高,TS310调速控制关系不直观,操作不灵活,系统可靠性低,通讯部分出现问题必须停工处理,给生产带来巨大损失。
3 改造后的一体化调速控制系统
改造后系统透平启动和调速采用顺序模式控制,在TS3000的逻辑中变量iMODE定义透平的停机、联锁条件复位、电磁阀带电、启动、暖机、运行、正常停车和超速测试等9种模式。每种模式iMODE对应一个数字0-8。启动顺序过程由上述一系列的步骤组成,在各模式下执行不同的功能:
模式0 停机
模式1 允许启动
模式2 暖机1 惰性转速(1500RPM,等待解除惰转)
模式3 暖机2(2500RPM,恒速等待10分钟)
模式4 暖机3(4600RPM,恒速等待10分钟)
模式5 升速至工作状态最小可控转速(5505RPM)
模式6 运行(5505-8260RPM)
模式7 超速测试(缺省为9169RPM,HMI上可设定范围9087RPM-9999RPM)
模式8 正常停机(1500RPM,等待选择停机或重新升速恢复正常生产)
正常升速率1800RPM/MIN,临界转速区为2700-4600RPM,临界转速区升速率为6000RPM/MIN,P:50 ,I:3, 反作用。
任何模式下出现联锁停机信号或停机动作则透平进入模式0停机,速关阀电磁阀失电全关,其它输出也进入安全状态。
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