C3102B气量无级调节系统.docx
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C3102B气量无级调节系统
C3102B气量无级调节系统
操作说明书
中石化镇海炼化分公司炼油五部
一、HydroCOM无级调节系统节能原理
C3102B采用了贺尔碧格HydroCOM气量无级调节系统,它可以实现0-100%的气量连续调节。
其节能原理可以用活塞压缩机的示功图来简单明了的表示出来。
活塞压缩机可以分成BC(吸气)、CD(压缩)、DA(排气)、AB(膨胀)四个阶段,而ABCD的所围成的PV面积表示一个压缩过程压缩机所做的功。
如图所示,50%负荷时在C-Cr,50阶段吸气阀被迫顶开,从而进入气缸中的气体有1部分重新返回进气管路,形成了B-C-Cr,50(吸气)、Cr,50-Dr,50(压缩)、Dr,50-A(排气)、AB(膨胀)四个阶段,节能C、Cr,50-、Dr,50、D所围成的面积就是50%负荷时所节省的功。
图1:
节能原理示功图
二、HydroCOM无级调节系统组成
HydroCOM系统的基本配置图,它主要由中间接口单元CIU、液压油站HU、液压执行器HA、TDC传感器及相关附件等组成。
图2:
HydroCOM系统基本配置示意图
1.中间接口单元CIU
CIU(CompressorInterfaceUnit)提供HydroCOM系统内部和用户DCS控制系统的信号交换处理功能,是连接HydroCOM和用户DCS系统的桥梁,CIU的结构组成如图2所示。
中间接口单元CIU是HydroCOM系统的重要组成部分,通过它的中间转换接口作用,使HydroCOM系统简化为一个接受4-20mA标准电流信号的调节阀,更易与现有的DCS或其它控制系统集成在一起。
2.液压执行机构HA
液压执行机构HA(HydraulicActuator)是一组通过卸荷器对气阀产生作用的部件总和,由液压油站HU提供实现该动作功能所需的机械动力,CIU进行实时控制,EPS提供电源。
图3是液压执行机构的原理图。
图3:
液压执行机构的原理图
3.液压油站HU
液压油站HU(HydraulicUnit)提供高压液压油向执行器HA提供机械动力。
通过内置齿轮油泵的作用把液压油的压力从常压提升到100Bar左右。
在液压油供油及回油管路上均安装有隔膜蓄能器来稳定油压,进油蓄能器定压50bar,回油蓄能器定压2bar。
液压油管路建议采用Swagelok/其他的卡套式管接头,液压油管采用SANDVIK的无缝不锈钢管。
液压油站油压、油温需在DCS上实时显示,并在DCS中组态设油压低、油温高报警和油压低低、油温高高、油位低联锁停液压油站电机。
图4为液压有站的基本设计。
其正常操作压力为100bar。
图3液压油站的外形图和设计原理图
图4:
液压油站的设计原理图
4.TDC传感器
在HydroCOM系统中,TDC传感器(TopDeadCenterSensor)传递活塞在气缸中的即时位置,安装要求如图5所示。
图5:
上死点传感器安装示意图
5.服务器单元HSS
该单元为一台安装HydroCOM系统专用调试软件HSS的电脑,通过中间接口单元CIU前面的RS232接口与其建立通讯,用于对HydroCOM系统的组态设置,以使CIU适用一个特定的场合要求,同时也可用于系统调试和故障诊断工作。
三、控制方案
C3102B的控制方案由以前的回路控制改变为目前的回路控制与HydroCOM控制两种。
C3102B原有的低选递推控制不变,低选器输出由控制一回一PV3181B、二回二PV3192、三回三PV3193,变为控制一回一PV3181B、二回二PV3192、三回三PV3193,或HydroCOM的PIK3106、PIK3105、PIK3104。
HydroCOM正常情况下,旁通阀手动全关,只有在HydroCOM故障切除后,旁通阀才投入使用。
通过选择开关切换即可改变控制目标。
以下为关于控制方案的几点说明:
1、选择开关的操作
1.1一级的选择开关控制第一级的HydroCOM与回路控制的切换;二级的选择开关控制第二级的HydroCOM与回路控制的切换;三级的选择开关控制第三级的HydroCOM与回路控制的切换。
1.2由“HydroCOM控制”切换到“回路控制”,以第三级为例:
双击第三级的选择开关,弹出“ON”与“OFF”的对话框,单击“OFF”,自动弹出“×”与“O”的对话框,单击“O”确定,“×”与“O”的对话框消失,再单击“ON”与“OFF”的对话框中的“OFF”,“HydroCOM控制”就切换到“回路控制”。
1.3由“回路控制”切换到“HydroCOM控制”,以第三级为例:
双击第三级的选择开关,弹出“ON”与“OFF”的对话框,单击“ON”,自动弹出“×”与“O”的对话框,单击“O”确定,“×”与“O”的对话框消失,再单击“ON”与“OFF”的对话框中的“ON”,“回路控制”就切换到“HydroCOM控制”。
2、以第二级为例,如果选择“回路控制”则PV3192强制“自动”可由LSS3105处赋值,PIK3105强制“手动”可直接赋值;如果选择“HydroCOM控制”则PIK3105强制“自动”可由LSS3105处赋值,PV3192强制“手动”可直接赋值。
3、PIK3104、PIK3105、PIK3106的值代表该级HydroCOM的负荷。
例如PIK3104显示40%,表示C3102B三级HydroCOM的负荷为40%。
当HydroCOM系统自身故障时可自动切除,原旁路控制系统完全接手控制任务,旁通阀打开;HydroCOM系统可具备手动操作、自动操作及系统切除的功能。
1.C3102B压缩机使用“HydroCOM控制”的起动
当处于停机状态C3102B压缩机需要投入运行时,例如:
切换压缩机。
此时系统压力是由C3102A来控制的。
为了使压缩机平稳地投入运行,启动时须遵循下面的启机步骤(原切机时应有的步骤不再叙述):
1.1核对一回一、二回二、三回三控制阀阀位正常。
1.2现场手动启动液压油站(启动前检查油站进出口球阀,确保其都处于开启状态)。
此时,所有进气阀被HydroCOM液压执行机构和卸荷器强制保持在开启状态。
1.3点击DCS操作界面上各级的“HydroCOM控制”与“回路控制”切换开关,选择“HydroCOM控制”。
这时PIK3104、PIK3105、PIK3106会强制“自动”,一回一PV3181B、二回二PV3192、三回三PV3193会强制“手动”。
注意:
如油泵未开,则切换开关切不到“HydroCOM控制”。
1.4使LSS3104、LSS3105、LSS3106处于“手动”状态,OP值分别为0%、0%、0%。
使一回一PV3181B、二回二PV3192、三回三PV3193的OP值分别为100%、100%、100%。
此时所有进气阀处于全开,各旁路阀处于手动状态,阀门全关。
1.5启动C3102B压缩机主电机,此时,压缩机是在完全空载状态下启机的。
1.6待内外操检查压缩机状态良好无异常后。
手动增加一级HydroCOM负荷(使PIK3106值大于0%),此时CIU投用,HydroCOM真正开始调节。
注意:
增加二、三级负荷无效。
1.7通过LSS3106、LSS3105、LSS3104提高C3102B负荷,同时降低C3102A负荷,从而保持反应系统的压力稳定。
1.8当C3102A负荷为0%时停压缩机C3102A电机。
1.9待C3102B运行平稳后,LSS3104、LSS3105、LSS3106、PICA3124、PIC3193、PIC3192投自动运行,投自动方式与原来一样:
a、PICA3124投“手动”,选择开关切至C3102B;
b、LSS3104投“自动”;
c、计算PIC3193的OP并赋值(PIC3193的OP=100-PY3193B÷2);
d、LSS3105投“自动”,PIC3193投“自动”;
e、计算PIC3192的OP并赋值(PIC3192的OP=100-PY3192B÷2);
f、LSS3106投“自动”,PIC3192投“自动”;
g、PICA3124投“自动”。
2.C3102B使用“HydroCOM控制”的正常停机步骤
如果要停C3102B压缩机,例如:
将另一台压缩机投入运行。
3.1零负荷启动C3102A压缩机,待压缩机运行平稳,逐步提高C3102A负荷。
3.2将HydroCOM的LSS3104、LSS3105、LSS3106切换到手动状态,同时逐渐降低各级负荷。
C3102B的负荷接近0%,停C3102B压缩机。
3.C3102B“HydroCOM控制”切到“回路控制”
3.1切除HydroCOM前确保C3102B自动控制系统压力。
3.2缓慢把各级旁路控制阀PV3181B、PV3192、PV3193的OP从100%往下降,低选器输出相应增加使HydroCOM负荷增加。
注意:
一、二、三级同时动作,尽量使各级HydroCOM负荷相差不要太大。
3.3当PV3181B手动值等于或接近LSS3106时,点击一级“HydroCOM控制”与“回路控制”切换开关切到回路控制,PIK3106会强制“手动”,手动把PIK3106负荷缓慢往100%提;当PV3192手动值等于或接近LSS3105时,点击二级“HydroCOM控制”与“回路控制”切换开关切到回路控制,PIK3105会强制“手动”,手动把PIK3105负荷缓慢往100%提;当PV3193手动值等于或接近LSS3104时,点击三级“HydroCOM控制”与“回路控制”切换开关切到回路控制,PIK3104会强制“手动”,手动把PIK3104负荷缓慢往100%提。
3.4待PIK3104、PIK3105、PIK3106都为100%时,停液压油站油泵,HydroCOM系统正常切除。
4.C3102B“回路控制”切到“HydroCOM控制”
4.1切除回路控制前确保C3102B自动控制系统压力。
4.2确认HydroCOM控制的PIK3104、PIK3105、PIK3106处于手动且输入值为100%。
4.3外操人员在现场重新启动液压油站,使压缩机运行在HydroCOM控制下的100%负荷状态。
4.4缓慢把各级HydroCOM控制的PIK3104、PIK3105、PIK3106从100%往下降,低选器输出相应增加使旁路控制阀PV3181B、PV3192、PV3193输出增加。
注意:
一、二、三级同时动作,尽量使各级HydroCOM负荷相差不要太大。
4.5当PIK3106手动值等于或接近LSS3106时,点击一级“HydroCOM控制”与“回路控制”切换开关切到HydroCOM控制,PV3181B会强制“手动”,手动把PV3181B缓慢往100%提;当PIK3105手动值等于或接近LSS3105时,点击二级“HydroCOM控制”与“回路控制”切换开关切到HydroCOM控制,PV3192会强制“手动”,手动把PV3192负荷缓慢往100%提;当PIK3104手动值等于或接近LSS3104时,点击三级“HydroCOM控制”与“回路控制”切换开关切到HydroCOM控制,PV3193会强制“手动”,手动把PV3193负荷缓慢往100%提。
4.6待PV3181B、PV3192、PV3193都为100%时,回路控制阀全关,回路控制正常切到HydroCOM控制。
四、联锁切除“HydroCOM控制”
1.正常操作和故障处理时的逻辑功能
HydroCOM的运行需要正常操作和处理故障的逻辑功能。
HydroCOM是一个自诊断系统,可以识别内部故障并提供错误和报警信息。
而且,液压单元配备一个油压变送器,一个油温变送器。
这些信号都传输到DCS中。
油压和油温信号同液压油站的液位开关量的信号一起,参与到油站启停逻辑中去。
同时,为了操作的安全,安全联锁和错误处理也融进DCS里压缩机的启停逻辑中去。
2.故障描述
2.1CIU(中间接口单元)故障
当HydroCOM系统的自我诊断功能检测到一个或多个电气或电子错误时,CIU的错误报警被触发,CIU将报错。
从内部讲,这个错误将导致压缩机的某个进气阀、压缩机的某一级或整台压缩机被自动卸荷。
导致中间接口单元故障的详细错误清单,请参考HydroCOM装配和安装指导。
当CIU投用且CIU故障,联锁停油泵,压缩机自动从HydroCOM控制切至回路控制。
2.2液压油站压力低低故障
如果液压油站油泵运行且油站的压力过低(低于设定值70bar),液压油站上压力变送器的信号将触发DCS中油压低低故障信号。
液压油压力低表明液压油站或液压回路故障或泄漏。
如果液压油压力低于设定值70bar,HydroCOM执行机构不能继续完全卸载进气阀。
液压油站油泵运行且油站压力低低,联锁停油泵,压缩机自动从HydroCOM控制切至回路控制。
2.3液压油温高高故障
如果油温超过80°C,液压油站的温度变送器信号将会触发DCS中的油温高高故障信号。
液压油温度高表明液压油站或液压回路故障。
液压油温高高,联锁停油泵,压缩机自动从HydroCOM控制切至回路控制。
2.4液压油液位低低故障
如果液压油液位低,液压油站的液位开关的开关量信号将触发DCS中液压油液位低报警信号。
液压油位低表明液压油站或液压回路故障或泄漏。
液压油液位低,联锁停油泵,压缩机自动从HydroCOM控制切至回路控制。
2.5内操手动停液压油站油泵
内操设置了手动停液压油站油泵联锁,手动停油泵后压缩机自动从HydroCOM控制切至回路控制。
注意:
内操手动停液压油站油泵后只有复位后才能重新启动油泵。
2.6外操手动停油泵
外操手动停液压油站油泵,压缩机也会自动从HydroCOM控制切至回路控制。
3.故障处理
上面描述的故障有3S的持续时间。
延时3S之后,DCS的逻辑功能将关闭液压油站。
压缩机自动从HydroCOM控制切至回路控制,旁通阀承担压缩机的控制。
4.报警
4.1CIU的报警信号
当执行器内的温度传感器出现错误时,HydroCOM系统的诊断功能将激活CIU报警。
压缩机不会因报警信号被停止,然而,在压缩机的下一个计划停车时间,应该对相应的执行器进行维修。
4.2液压油压力低报警
如果液压油压力低于设定值80bar,液压油站的压力变送器的信号将触发DCS中油压低报警信号。
液压油压力低表示液压油站或液压回路的故障或泄漏。
4.3液压油温度高报警
如果油温超过70°C,该报警受液压油站的温度变送器的信号触发。
液压油温度高表明液压油站或液压回路故障。
5.联锁切出“HydroCOM控制”
当HydroCOM出现故障或内、外操停油站油泵时,HydroCOM将会被自动切除,气量控制将由回路控制独立完成。
HydroCOM自动切除步骤如下:
a、“HydroCOM控制”与“回路控制”切换开关自动切到回路控制;
b、LSS3104、LSS3105、LSS3106强制“手动”;
c、LSS3106赋值31%,LSS3105赋值55%,LSS3104赋值58%(回路控制在此阀位下,压缩机大约输出17000NM3/h)
HydroCOM系统可以通过关闭液压油站而切除。
当液压油站关闭后,HydroCOM执行机构(HA)由于没有液压油供应停止工作。
此时压缩机运行在满负荷状态,就像没有安装HydroCOM系统一样。
HydroCOM将会被自动切除,压缩机的气量控制将由回路控制独立完成。
此时,压缩机可以继续运行而无需立即停机。
关闭液压油站可以让HydroCOM不起作用
五、最低负荷限制
如果压缩机长期运行在低负荷下,气体在进气和回流时产生的阀损将使进气温度升高。
根据适用的工厂标准,排气温度将不能超过某一值。
实际排气温度的变化依赖于下面几个因数:
气缸的进气温度、气缸的功率输入、压缩比、气缸大小、散热面积、冷却介质的循环速度。
下面图表表示了压缩机的负荷和进气温升的关系,及由此产生排气温度的变化。
为了防止压缩机密封元件过热,必须对压缩机最低负荷进行限制。
注意:
下表使用的是API618建议值,但是实际的停机和报警的设定值会与图中所示有所不同。
图6:
进、排气温升
利用上面的方法,HydroCOM的最低负荷值便可以确定下来。
建议的HydroCOM压缩机最低负荷控制范围是30%,但实际运行中,只要排气温度不超,HydroCOM压缩机最低负荷<30%也是可以的。
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