维普资讯 http://www.cqvip.com 工程设计及标准 石 油 化 工 自 动 化，２００６，２：１４ ＡＵＴ０ＭＡＴ１０Ｎ ＩＮ ＰＥＴＲ（）－ＣＨＥＭＩＣＡＩ ＩＮＤＵｓＴＲＹ 聚乙烯装置气体压缩机启动及 安全停车联锁与容量控制 周一鸣，丁慧菁 （中国石化集团上海工程有限公司，上海２００１２０） 摘要：大型压缩机是石油化工装置中主要原动力设备，对自动控制水平有较高的要求。采用集中的ＤＣＳ／ＳｌＳ进行控制， 要求工程设计掌握设备运行的控制要求。对压缩机主要控制内容进行了阐述。 关键词：压缩机；ＤＣＳ／ＳＩＳ控制；联锁与顺序控制；容量控制 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００７—７３２４（２００６）０２—００１４—０３ ， Ｇａｓ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ Ｓｔａｒｔ，Ｓａｆｅｔｙ Ｓｔｏｐ Ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ ａｎｄ Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｕｎｉｔ Ｚｈｏｕ Ｙｉｍｉｎｇ，Ｄｉｎｇ Ｈｕｉｊｉｎｇ 一 （Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｎｇ．Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２００１２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ｆｌ ｋｉｎｄ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｍｏｔｉｖｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎ ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｌａｎｔ，ｔｈｅ ｇａｓ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｆｕｒ— ｎｉｓｈｅｄ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｅ ＤＣＳ／ＳＩＳ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｋｎｏｗｎ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔａｒｔｓ．Ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｉｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ＤＣＳ／ＳＩＳ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ＆ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｃａｐａｃｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ 上海赛科石油化工有限责任公司（ＳＥＣＣＯ）聚 相同，控制方法也基本相同，本文主要以循环气体 乙烯装置（６００ ｋｔ／ａ）由Ｔｅｃｈｎｉｐ Ｃｏｆｌｅｘｉｐ与中国石 压缩机组为例进行介绍。循环气体压缩机组主要 化集团上海工程有限公司共同承担详细工程设计。 设备有压缩机、主电机（９００ ｋＷ；３８９ ｒ／ｍｉｎ）、级间 该装置在聚合与回收工段分别配置了２套气体压 气体冷却器、级间气液分离器、润滑油冷却器与输 缩机组（设备供货商：Ｂｕｒｃｋｈａｒｄｔ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）。 送泵、循环水冷却器与输送泵等。 由于ＳＥＣＣＯ对整个装置的设计要求：在现场不设 １．２压缩机组的控制要求 独立的控制设备，所有常规控制与操作联锁都必须 根据循环气体压缩机组气路系统主要工艺流 在统一的ＤＣＳ中实现；安全联锁都必须在统一的 程，操作要求设置如下：允许启动操作联锁、“维护／ ＳＩＳ中实现。因此，在设计过程中必须要完成消化 运行”模式交换操作联锁、安全运行保护联锁、生产 设备供货商所提供的全套设备控制要求，并且在 容量控制（Ｃａｐａｃｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏ１）等程序。共计有１０个 ＤＣＳ／ＳＩＳ的软件组态中正确实现。 操作联锁，２个安全联锁与４个顺序控制。 １ 压缩机组的基本组成及控制规模 １．３压缩机组的控制规模 １．１压缩机组的基本组成 ２套机组以及辅助系统共配置检测点与回路 根据设备供货商提供的带控制点工艺流程图、 数：１）现场温度指示２Ｏ点，现场压力指示２Ｏ点，自 压缩机操作控制说明、仪表规格书等资料，整个机 力式控制阀１Ｏ台，联锁电磁阀１Ｏ台，调节控制阀 组由气路系统、润滑油系统、冷却水系统与气体密 ９台。２）集中指示回路４Ｏ点（其中多点显示４点； 封系统组成，其中润滑油系统与冷却水系统是２套 参与联锁２００２表决２Ｏ个），集中控制回路７个（复 机组公用的。循环气体压缩机将０．１２ ＭＰａ（绝压） 乙烯混合气经过３级升压至２．４７５ ＭＰａ（绝压），回 收稿日期：２００５—１０－２４；修改稿收到日期：２００５—１２—１５ 收气体压缩机将０．１１ ＭＰａ（绝压）乙烯混合气经过 作者简介：周一鸣（１９５６一），男，江苏苏州人，１９８０年毕业于 ２级升压至０．５ ＭＰａ（绝压）。 华东理工大学化工自动化专业，现工作于中国石化集团上海工程 ２套机组除去公用部分，机组的工艺过程大致 有限公司仪电室，从事自控设计工作，任高级工程师。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 周一鸣等．聚乙烯装置气体压缩机启动及安全停车联锁与容量控制 杂回路２个）。所有现场检测仪表（除去测震仪表） 都采用ＦＦ现场总线仪表。控制系统是Ｅｍｅｒｓｏｎ 公司的ＤｅｌｔａＶ系统，安全联锁系统是Ｈｉｍａ公司 的紧急停车系统。它们分别是整个ＳＥＣＣＯ项目 中的一个子站。 ２允许启动操作联锁 压缩机启动是１个顺序操作过程，必须先启动 辅助系统，在保证各项工艺参数达到预定要求后才 能启动压缩机。另外为了压缩机与系统的维护方 便，特别设置了氮气运行维护的操作模式，根据不 同的启动要求，在启动顺序控制程序中设置了操作 模式自动切换功能。允许启动操作联锁是针对压 缩机启动保护所设置，表１所列条件发生时压缩机 不允许启动。 寰・１ 压缩机不允许启动条件 参考位号 条件描述 ＰＤＡＨ－×××××润滑油过滤器差压上限报警（表明 润滑油过滤器堵塞） ＰＤＡＬ－×××××压缩机润滑油泵进出差压下限报警 （表明润滑油流量低） ＬＡＨ一×××××第二级级间气液分离器高液位报警 ＬＡＨ一×××××第三级级间气液分离器高液位报警 ＰＡＬ－××××× 压缩机吸入压力下限报警 ＹＡＯ－×××××压缩机飞轮与连接装置打开 ＴＡＬ－×××××压缩机气缸冷却水出口温度低报警 ＦＡＬ－××××× 压缩机冷却水回路流量下限报警 ＦＡＬ－××××× ２套压缩机组冷却水流量低报警 ＬＡＬ－××××× 冷却水膨胀罐低液位报警 ＰＡＬ－××××× 冷却水出口泵压力下限报警 ＳＨＵＴＤＯＷＮ 压缩机紧急停车按钮激活 ３生产容量控制 容量控制系统是为了维持压缩机进口吸人压 力。容量控制系统通过对一级旁路阀（ＰＶ一 ４２４２５Ｂ）、全旁路阀（ＰＶ一４２４２５Ａ）及３个容量控制 阀（ＨＳＯＶ－４７０９１Ａ／Ｂ／Ｃ）的控制来实现。控制方 案描述如图１所示。１）吸人压力通常为０．１２ ＭＰａ （绝压），通过ＰＶ－４２４２５Ｂ，ＰＶ－４２４２５Ａ及容量控制 阀的关联动作来维持吸人压力保持常数。２）压力 控制器（ＰＹ一４２４２５Ａ）根据给定值在０到近５０ 之 间调节ＰＶ－４２４２５Ｂ，从而维持吸人压力值在０．１２ ＭＰａ（绝压）。３）容量控制在１００ 阶段时，当ＰＶ一 ４２４２５Ｂ开度已经为５０ ，而吸人压力还在下降 时，将容量切换到７５％负荷（ＨＳＯＶ一４７０９１Ａ失 电），同时ＰＶ－４２４２５Ｂ关闭到１５ 开度的位置，从 而控制吸人压力到设定值。４）同２），压力控制器 根据设定值在０～４０ 之间调节ＰＶ－４２４２５Ｂ，从而 稳定吸人压力。５）容量控制在７５ 负荷时，当 ＰＶ一４２４２５Ｂ开度已经为４０ ９／６，而吸人压力进一步 下降时，将容量控制切换到５０ 负荷（ＨＳＯＶ－ ４７０９１Ａ／Ｂ／Ｃ失电），同时ＰＶ－４２４２５Ｂ关闭到１５ 开度的位置，从而控制吸人压力到设定值。６）压力 控制器根据设定值在０～４Ｏ 之间调节ＰＶ一 ４２４２５Ｂ，从而稳定吸人压力。７）如果吸入压力进 一步下降，而ＰＶ＿４２４２５Ｂ已经持续打开至全开位 置，ＰＶ一４２４２５Ａ开始打开，以调节吸人压力的稳 定。８）当ＰＶ－４２４２５Ａ打开时，考虑到经济的因素， ＰＶ一４２４２５Ｂ要维持在全开状态直到吸人压力低于 设定值。９）当吸入压力恢复到设定值且开始上升 并超过设定值时，Ｐｖ＿４２４２５Ａ将会关闭，ＰＶ－ ４２４２５Ｂ也开始关闭。１０）如果ＰＶ一４２４２５Ａ和ＰＶ一 ４２４２５Ｂ全关，容量控制在５０ 负荷，吸入压力持 续上升，此时要将容量控制切换到７５ 负荷 （ＨＳＯｖ＿４７９０１Ａ失电，ＨＳＯＶ－４７９０１Ｂ／０Ｃ得电），同 时ＰＶ一４２４２５Ｂ调节在３５ 的开度以控制吸入压 力。１１）ＰＶ一４２４２５Ｂ又将在０～４０ 的开度范围内 调节以控制吸人压力（压力调节器ＰＹ－４２４２５Ａ会 自动控制旁路阀的开度）。１２）如果ＰＶ一４２４２５Ｂ 全关容量控制在７５ 负荷，吸人压力持续上升，此 时要将容量控制切换到１００ 负荷（ＨＳＯＶ一 ４７９０１Ａ／Ｂ／Ｃ得电），同时ＰＶ一４２４２５Ｂ在４５ ９，６的开 度调节以控制吸入压力。１３）Ｐ ４２４２５Ｂ又将在０ ～５０ 的开度范围内调节以控制吸人压力（ＰＹ一 ４２４２５Ａ会自动控制旁路阀的开度）。 以上容量控制方案在操作模式下适用，考虑到 工艺上更为安全的因素，另外还配置了１个安全放 空阀（ＰＶ－４２４２５Ｃ），当ＰＶ一４２４２５Ｂ及ＰＶ一４２４２５Ａ 都已在全关的状态，容量负荷为１００ ，此时如吸 人压力仍持续上升，ＰＶ－４２４２５Ｃ将开始打开以缓 解压力的持续上升。 在维护模式下，压力控制器就仅实现简单的三 分程控制，来调节ＰＶ－４２４２５Ａ，ＰＶ一４２４２５Ｂ及ＰＶ－ ４２４２５Ｃ。 在ＤＣＳ组态中，笔者运用了３个互相关联的 ＰＩＤ模块来实现以上的容量自动控制。通过对一 些公用变量的利用及参数的设定，实现了如图２所 示的ＰＩＤ调节。 回收气体压缩机的容量控制方案基本与循环 气体压缩机的控制方案相同，此处不再详细描述。 维普资讯 http://www.cqvip.com 石油化工自动化 １００ 止运行。 表２停车条件描述 参考位号 停车条件描述 ＴＡＨＨ一××××各级级间气液分离器温度高高报警 摹 － 棺 ＼一关 一１Ｚ’／＼２ 韶ｉ关 ×，×××××，Ｘ（２ ＯＯ ２） ×××× ＰＡＬＬ－××××× 压缩机吸入口压力低低报警 疆 ＬＡＨＨ－××××各级级间气液分离器液位高高报警 兰 ． ×，××××× （２ ＯＯ ２） ＶＡＨＨ一××××压缩机震动高高报警（２ ＯＯ ２） ×，××××× ＰＤＡＬＬ－Ｘ×Ｘ Ｘ压缩机润滑油系统进出口差压低低 ×一 报警（２ ＯＯ ２） ● ＦＡＬ ×××××循环冷却水流量低低报警（外系统） 开度 操作模式 维护模式 ＦＡＬＬ，×××××循环冷却水流量低低报警（内系统） ２４２５Ａ 容／量 控制 【 Ｐ、 一４２４ ｌ＾ ＼ ＨＺＳ－××××× 紧急停车操作按钮 ＴＡＨＨ一××××马达绕组温度高高报警（２ ＯＯ ２） － 一 ×Ａ／Ｃ／Ｅ 囊扛 ＼ ＼ ＼ ／ ＴＡＨＨ—Ｘ×Ｘ×马达轴承温度高高报警（２ ＯＯ ２） ｌ ，， 『Ｊ Ｉ、 ，， 』 ｌ ｌ ｆ ×Ｇ／Ｉ 屡 ｆ ＼＼／ ＼ 注：这些联锁条件与控制全邵在ＳＩＳ中实现。 ５结束语 １ ｛ 『４２６Ｂ＿＼＼ ｆ ．｜ ｌ Ｉ 压缩机组在石油化工装置中十分普遍，一般大 ＰＩＤ输出．＿ 型压缩机组供货商都配套提供ＰＬＣ控制系统来完 图２ ２种操作模式下容量控制ＰＩＤ输出曲线 成系统的软件组态。这种做法明显的优点是工程 ４安全运行保护联锁 设计简单，设备调试容易。但是也显然要增加工程 压缩机正常运行的操作条件由常规检测、控制 投资与增加设备管理的环节。随着现场通讯仪表 回路与操作联锁确保。但是一旦某台设备出现故 推广、ＤＣＳ功能增强，成套设备不配置单独控制系 障，或者某项工艺参数达到安全极限值，压缩机就 统，由装置ＤＣＳ集中控制也将是工程建设的一个 必须具备自动停车的功能。 方向，当然这对工程设计、系统集成与调试都带来 如表２所列条件一旦发生时，压缩机便立即停 更高的要求。 勘 误 启 示 本刊２００６年第１期叶向东的文章“分散型控制系统规格书”因不慎，出现一些错误，特更正如下： １）第７页，３．５．２中，“操作台配置：尺寸１２８０ ｍｍ×１０２４ ｍｍ×２５６ ｒａｍ；对角线尺寸大于等于４８０ ｍｍ的彩色显示器”应为“操作台配置：１２８０×１０２４×２５６、对角线的尺寸大于等于４８ｃｍ的彩色显示器”； ２）第７页，３．６中，“显示器：＞￣４８ｏ ｍｍ台式液晶显示器，分辨率≥１２８０ ｍｍ×１０２４ ｍｍ×２５６ ｍｍ”应 为“显示器：≥４８ ｃｍ台式液晶显示器，分辨率≥１２８０×１０２４×２５６”； ３）第ｌｌ页，表２中，备注栏中的“隔离器”应为“隔离型”。ＤＯ（≥２Ａ，２２０ Ｖ ＡＣ）行中的“隔离器”应为 “继电器型”。最后一行备注中的“继电器”应删除。 《石油化工自动化》编辑部