TRISEN公司壓縮機ITCC技術(shù)

ITCC

技術(shù)及應(yīng)用美國TRI-SEN公司ITCC技術(shù)壓縮機組及其要求機組結(jié)構(gòu)類型：離心壓縮機組或軸流壓縮機，一般由汽輪機驅(qū)動；控制的要求：機組工藝流程監(jiān)控；汽輪機的監(jiān)控（速度控制、超速保護）；壓縮機的監(jiān)控（防喘振控制、節(jié)流控制、如果并聯(lián)-負(fù)荷控制，干氣密封控制）；機組軸系監(jiān)控；機組潤滑油、控制油監(jiān)控）；機組聯(lián)鎖保護控制；機組輔助設(shè)備的監(jiān)控?？刂频哪康模嚎刂撇⒈Ｗo壓縮機組的長周期運行什么是ITCC？ITCC是“IntegratedTurbine&CompressorControl”的英文縮寫，翻譯成中文即為綜合透平壓縮機組控制。它的意思是由一套安全過程控制系統(tǒng)來完成對整個機組，包括蒸汽透平、壓縮機及輔助設(shè)備如油路系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)等的控制，它既實現(xiàn)機組的控制，又為機組的長周期運行提供保障傳統(tǒng)的壓縮機組控制模式（分散型）ITCC壓縮機組控制模式（綜合一體化型）ITCC的優(yōu)勢ITCC對機組實現(xiàn)的是綜合一體化的控制，系統(tǒng)的安全性與可靠性高；ITCC為專業(yè)化機組控制系統(tǒng)，具有專利性的機組控制軟件包，提高機組的運行性能；ITCC靈活可變的規(guī)模將為系統(tǒng)的擴建提供極大便利并有效降低擴建成本；ITCC具有良好的人機界面將顯示動態(tài)工作點、流程圖、報警指示等內(nèi)容，并將為操作人員提供更便利、準(zhǔn)確的操作條件；ITCC是綜合一體化的控制模式避免了分散型模式控制的不便因素：分散系統(tǒng)之間的連接與通訊延遲造成的數(shù)據(jù)的阻塞；DEH技術(shù)DEH技術(shù)ITCC的優(yōu)勢ITCC可降低（系統(tǒng)采購）成本ITCC可降低工程費用ITCC降低安裝費用ITCC減少安裝空間ITCC降低現(xiàn)場儀表費用ITCC減少維護時間及費用ITCC減少停車次數(shù)，提高企業(yè)效益TRISEN提供的ITCC——TS3000TS2000系統(tǒng)是基于TRISENTMR硬件平臺的綜合透平壓縮機一體化控制的安全控制系統(tǒng)；TS2000與其他機組控制方案的比較

控制目標(biāo)控制功能控制回路的響應(yīng)速率服務(wù)的范圍DCS常規(guī)過程控制有時被用來實現(xiàn)與機組有關(guān)的性能控制，如簡單的串級控制；無專業(yè)控制策略和方案采樣速率200ms左右；秒級的執(zhí)行速率；不能滿足壓縮機組高速控制的要求按照工藝要求組態(tài)；難以實現(xiàn)機組的精確控制方案和組態(tài)PLC+回路控制器能夠?qū)崿F(xiàn)各自目標(biāo)無法實現(xiàn)多回路之間的聯(lián)耦和解耦控制，一旦系統(tǒng)本身故障，很難排除，更不能在線排除速度雖可以滿足，但已被擾動，經(jīng)常出現(xiàn)各自為政的現(xiàn)象，尤其通訊會有阻塞由于是不同廠家產(chǎn)品，服務(wù)往往難以協(xié)調(diào)TS2000真正的全機組控制，在控制系統(tǒng)本身具有高可靠性的基礎(chǔ)上，最大限度地提高系統(tǒng)的可用性，包括對現(xiàn)場回路的監(jiān)測

包括機組本身的安全保護邏輯、透平機械特殊控制（喘振、調(diào)速、阻塞等），還有成熟的結(jié)合工藝過程的性能控制毫秒級的采樣速率，可固定的執(zhí)行速率，機組控制回路一般小于50ms,最快達(dá)到20ms，系統(tǒng)還具有事故追憶提供從測量元件、防喘振閥的計算選型，到機組保護控制和監(jiān)測的系統(tǒng)組態(tài)和集成，到對裝置過程控制的解決方案，甚至于負(fù)責(zé)性能和喘振試驗

ITCC控制關(guān)鍵控制回路壓縮機防喘振控制壓縮機機組速度控制機組性能控制機組聯(lián)鎖保護（安全控制系統(tǒng)+超速保護）

什么是喘振？如何防喘振？喘振——它是壓縮機的一種固有的特性，它反映在當(dāng)壓縮機的流量減少到某一數(shù)值時，壓縮機出現(xiàn)的極不穩(wěn)定現(xiàn)象，它會引起機組的劇烈震動，從而造成葉輪的斷裂，壓縮機密封的損壞的可能。

喘振周期的時間工作點從穩(wěn)定到激增小于50毫秒一個完整的喘振周期大概從0.5至3秒時間，這取決于壓縮機的大小，也會受到管網(wǎng)的影響。喘振控制的策略

喘振控制的策略（續(xù)一）

喘振控制的策略（續(xù)三）策略六：可對喘振曲線進行檢測，并進行相應(yīng)調(diào)整；策略七：具有SOE功能，準(zhǔn)確分析事件原因；策略八：可實行手段、半自動或全自動操作；

汽輪機速度控制策略

ITCC具有精確的速度測量——

專門的測速模塊，測量精度達(dá)到0.01%平穩(wěn)越過臨界速度控制可實現(xiàn)多段暖機對測速探頭及測速值進行篩選判斷汽輪機速度控制策略

1）調(diào)節(jié)閥開度限制2）功率限制3）超速保護控制（OPC）4）DEH中的超速保護（2/3）5）三取二的超速保護（外設(shè)）6）加速度限制保護

汽輪機速度控制回路輸出實行PID控制速度的設(shè)定點/目標(biāo)點都將轉(zhuǎn)換到至升速曲線上，汽輪機升速將按照預(yù)定的升速速率升速；采用較快的升速速率平穩(wěn)越過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，無論在任何一種操作狀態(tài)下；PID控制包含：機組性能控制抽汽控制PID參數(shù)可在線設(shè)定與修改

人機接口功能1）操作員站2）工程師站3）SOE站4）輔助操作臺

通訊功能蒸汽透平的PID控制

汽輪機控制方式

完全的全自動起動操作員按一個按鈕，ITCC系統(tǒng)將平滑起動、加速至機組最小運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速半自動起動操作員靈活地切換自動啟動與手動起動模式，提高或降低轉(zhuǎn)速設(shè)定點全手動

操作員手動按動升速或降速按鈕，進行汽輪機的升速或降速，此時是對按動次數(shù)的設(shè)定；汽輪機起機曲線（由汽機廠提供）

汽輪機順控策略

Sequencemode方式設(shè)定Description描述

0Shutdown停機1 ReadytoStart(Standby)準(zhǔn)備啟動

2Warmup暖機

3 Acceleration升速4 Run(Noloadratedspeedtomaximumcontrolspeed)正常操作5 OverspeedTripTest超速試驗ITCC控制TS2000在化肥行業(yè)的應(yīng)用化肥機組空氣壓縮機/汽輪機(燃機)原料氣壓縮機氮壓機----渣油/煤氧壓機(泵)合成氣壓縮機二氧化碳壓縮機氨冷凍壓縮機(冰機)特點:都是離心式,汽輪機驅(qū)動,變負(fù)荷,多缸串聯(lián),復(fù)雜,故障危害害嚴(yán)重.化肥行業(yè)概述化肥廠一般有合成氨、尿素廠，還有復(fù)合肥料幾類廠。這些廠大多以天然氣為原料，還有部分廠以石腦油為原料，或者以煤為原料。這些廠中使用的工藝氣體壓縮機幾乎都是透平式壓縮機。以天然氣為原料的合成氨廠有四臺壓縮機，它們是原料氣、空氣、合成氣（氮氫混合氣）壓縮機和冰機（氨冷凍壓縮機），如果是尿素廠再有一臺二氧化碳壓縮機。以煤為原料的山西化肥廠的合成氨裝置中共有八臺壓縮機，它們是空氣、氧氣、氮氣、合成氣、甲烷、硫化氫、冰機和二氧化碳壓縮機；硝酸裝置中有空氣壓縮機、氧化氮壓縮機和蒸汽透平、尾氣透平串聯(lián)在一起的所謂“四合一”機組兩套；硝酸磷肥的冰機和CO2壓縮機。這些壓縮機一般由汽輪機驅(qū)動，也有燃?xì)廨啓C驅(qū)動的如以天然氣為原料的化肥廠空壓機。化肥機組

102J機組化肥機組

合成氣機組化肥機組:105J機組化肥機組

CO2機組合成氣壓縮機合成氣壓縮機擔(dān)負(fù)兩個任務(wù)：一是將氮、氫混合氣（也叫新鮮合成氣）加壓；二是給來自合成經(jīng)過反應(yīng)的氣體（也叫循環(huán)氣）增壓。這兩部分氣體可以分別加壓，然后在氣缸外混合送入下一工序（即所謂缸外混合流程），法國型及日本型裝置采用此種流程，美荷型裝置所采用流程是把循環(huán)氣和新鮮氣在氣缸內(nèi)混合后一起進入循環(huán)級壓縮到合成壓力，然后送到下道工序（即所謂缸內(nèi)混合流程）。過去許多廠都設(shè)一臺循環(huán)氣壓縮機，現(xiàn)代化大型氨廠采用高壓離心壓縮機后，用一級葉輪就可以完成循環(huán)氣的增壓任務(wù)，此種合成氣壓縮機完成相當(dāng)于新鮮合成氣和循環(huán)氣兩臺壓縮機的任務(wù)。合成氣壓縮機流程圖合成氣壓縮機主要控制速度控制：壓縮機性能調(diào)節(jié)采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，由壓力調(diào)節(jié)回路感測合成氣壓縮機進口壓力來控制凝汽式汽輪機的蒸汽進汽量，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，以保持進口的氣體壓力恒定。防喘振控制：避免壓縮機在啟動和運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生喘振，該壓縮機共有三條防喘旁通回路：一條是防止低壓缸喘振回路。一條是防止高壓缸喘振回路。另一條是除了防止循環(huán)段喘振外，還有調(diào)節(jié)合成回路循環(huán)氣量的作用。以上三個旁通閥在壓縮機開車及停車之前都要打開，使氣體循環(huán)以防止喘振。合成氣壓縮機氨冷凍壓縮機氨冷凍壓縮機控制轉(zhuǎn)速控制：壓縮機由汽輪機驅(qū)動，機組采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，其轉(zhuǎn)速由壓力調(diào)節(jié)回路來調(diào)節(jié)。喘振控制：氨壓縮機有四條防喘振回路，設(shè)有四個相應(yīng)的防喘振控制器控制的防喘閥，可自動或手動控制從壓縮機出口直接返回各閃蒸槽（即壓縮機各段入口）的流量，分別用來保護高壓缸第二段、高壓缸第一段以及低壓缸防止喘振的發(fā)生。所有回流氣體都經(jīng)過閃蒸槽，并在閃蒸槽內(nèi)得到冷卻，防止不經(jīng)冷卻而循環(huán)壓縮使氣體溫升太高。在全廠開車階段，各閃蒸槽尚未建立起液面時，有專用的制冷液氨線送液氨到各閃蒸槽，以冷卻回流氣體。所有液氨受槽或閃蒸槽都有溫度指示、液面指示報警及液面開關(guān)。當(dāng)液面過高時發(fā)生報警，當(dāng)液面高到危險程度時，迫使壓縮機停車。壓縮機各段的氣體出、入口管線上都裝有溫度和壓強指示。而在高壓缸出口處裝有高溫報警，當(dāng)出口溫度大于163℃時發(fā)出報警信號CO2壓縮機二氧化碳壓縮機二氧化碳壓縮機是尿素生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備。在美荷型裝置中。其任務(wù)是把來自合成氨廠或車間脫碳工序的CO2從常壓加壓到137.34*105Pa，送入汽提塔。CO2在汽提塔中處于加熱狀態(tài)下，將來自尿素合成塔的尿素熔融物（包含有尿素、水、甲銨及氨等反應(yīng)物）中的大部分甲銨分解成NH3和CO2，并重新送回尿素合成塔。壓縮機的進氣壓力取決于合成氨車間的操作情況，一般有少量波動。所以進氣管上的壓力調(diào)節(jié)與汽輪機的調(diào)速相連，當(dāng)CO2入口壓力升高時，就發(fā)出增加轉(zhuǎn)速的信號，增加壓縮機轉(zhuǎn)速。反之，則發(fā)出減速信號，減少轉(zhuǎn)速，通過變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來穩(wěn)定入口壓力。壓縮機也可用手動調(diào)節(jié)器來改變轉(zhuǎn)速CO2壓縮機CO2壓縮機CO2壓縮機空氣壓縮機烏石化二化肥機組控制系統(tǒng)改造30萬噸/年合成氨,50萬噸/年尿素,布朗的工藝C2:合成氣壓縮機組背壓式新比隆

C4:天然氣壓縮機組冷凝式(注汽)新比隆原系統(tǒng)配置:505調(diào)速器MOORESD352防喘振控制器西門子PLC問題:505與PLC工作不正常,經(jīng)常誤停車,防喘振控制器不能投自動。解決方案:采用一套TS2000控制系統(tǒng)

2套3500系統(tǒng)2臺操作站1個輔操臺烏石化一化肥機組控制系統(tǒng)改造C1:空氣壓縮機組GE燃?xì)廨啓C新比隆

C3:氨冷凍壓縮機組電機拖動新比隆

102J:CO2壓縮機組單抽式A汽輪機新比隆

103J/301J:氨/甲氨泵A/B往復(fù)式原系統(tǒng)配置:505調(diào)速器MOORESD352防喘振控制器西門子PLCMARKV

以上壓縮機組單獨采用一套TS2000控制系統(tǒng)3套3500系統(tǒng)3臺操作站1個輔操臺每臺操作站均可對所有機組進行控制

靈活的解決方案Tri-Sen的客戶Elliott/EbaraDresser-RandShinNipponMachineryMitsubishiHeavyIndustriesShenyangBlowerWorksSulzurPumpsGmbHKawasakiHeavyIndustriesBharatHeavyElectricalLtd.ExxonMobilShellDowChemicalCo.FirstEnergyEastmanChemicalChevronInternationalPaperPetroChinaPDVSAImperialOilConsolidatedEdisonRelianceIndustriesLtdAirLiquideSPICIndiaHyundaiPetrochemicalWeyerhaeuserPaperPEMEXNovaChemicalsBPAmocoPetronasSaudiAramcoSABICTembecPaperEmpresaColumbianaPetroeosPetrobrasValeroRefiningCo.EcopetrolLukoilChinaSteelCompanyREFINORSALow