陕鼓轴流压缩机控制系统Word下载.docx

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二、机组控制系统

1、分类

1）按作用分

透平机组控制系统按其服务对象一般分为生产工艺调节和机组运行状态的监控及保护。

生产工艺调节主要是指为满足生产工艺需要，机组控制系统完成对机组运行参数的调整，它是生产的需要，是机组所服务的装置的工艺需要。

机组运行状态的监控及保护，是指为机组操作人员提供了解机组运行状况的界面同时提供保证机组能正常、安全、可靠地运行的监控与安全自保功能。

工艺调节功能主要是对压缩介质的流量、压力的调整。

调整的手段主要有：

调整静叶（或进口导叶、进口节流门）角度、改变机组转速等。

机组运行状态的监控及保护功能主要完成对机组运行过程中的各种运行参数的采集、显示、记录以及完成各种逻辑联锁与保护功能。

2）按专业分

2、自控系统组成

第二部分轴流压缩机自控系统

一、轴流压缩机工艺系统

图纸上面标注的流程图

二、轴流压缩自控系统的作用

压缩机作为供风设备是各种工艺装置的心脏，机组能否正常运转就是工艺装置能否正常运转,而机组自控系统是机组的中枢神经指挥中心，直接指挥机组的正常运转,因此自控系统是压缩机组的重要组成部分。

陕鼓的轴流压缩机组控制技术是随同轴流压缩机的引进从当时的瑞士苏尔寿公司一起引进的，随着自动化控制技术的不断发展，轴流压缩机组控制技术也在我们的努力下不断的吐故纳新，因此陕鼓的轴流压缩机组控制技术是领先的，也是完善的。

三、轴流压缩自控系统的组成

一般控制系统

冗余控制系统

1、监控回路的构成

1）传感测量部分

它的作用是将需在控制室远程监控的过程量参数（如压力、流量、温度、物位、位置、轴振动、轴位移、转速等）通过传感测量元件检测并转换成监控系统能接受的电信号（如电流、电压、电阻等）。

风机控制常用的传感测量元件有以下几种：

热电阻、热电偶、压力变送器、差压变送器、位置变送器、液位变送器

轴振动、位移、转速传感器（电涡流探头）

另外，还有一些根据控制要求的设定值，将过程量转换成开关量信号（又称数字量信号或接点信号）的检测元件，如压力开关、差压开关、温度开关、液位开关等。

这些信号通常用于报警和联锁。

传感测量元件安装在现场的设备和管道上，这就是我们通常所谓的一次仪表

2）监控部分（监视、调节控制、联锁保护）

它是控制系统的核心。

其作用是接收来自传感测量元件的信号，经过控制运算处理，输出控制信号（模拟量和数字量）至执行机构或电器控制设备，实现对机组或被控设备的运行参数的监视操作、调节控制和联锁保护。

监控设备通常安装在控制室，即所谓的二次仪表。

它的选型配置决定了控制系统的档次和水平。

通常有以下几种配置型式：

——常规仪表；

——PLC系统；

——DCS系统。

3）执行机构部分

它是控制系统的执行单元，其接收监控单元的控制指令信号，完成被控设备的控制和操作。

典型的执行机构有：

阀门、电磁阀、电气控制元件设备（如：

继电器、接触器、电机等）以及轴流风机的静叶伺服系统等。

2、自控系统监控内容的构成

1）运行参数的现场监视系统

通过安装在现场的显示仪表（如：

压力表、温度计、液位计、流量计等），由操作运行人员通过现场巡视的方式了解机组的运行状况。

就目前机组控制系统的发展，实施现场监控的参数越来越少，普遍实施的是控制室监控。

通常在现场监控的参数往往是机组不太关键的参数，有的参数是与控制室监控参数双重设置

2）运行参数集中监视系统

在控制室对机组的运行参数实施集中监控，例如：

风机流量，进出口压力、温度，润滑油压力、温度，轴承温度，轴振动、轴位移，执行机构的位置反馈，风机的驱动设备的运行参数以及一些相关的工艺参数等。

有些运行参数也可作为控制保护参数。

例如风机出口压力、流量既是工艺运行参数，又可作为防喘振控制用参数。

又比如润滑油压力、风机轴位移等既是机组运行参数，又可作为联锁保护用参数，当其超限时，要发出声、光报警信号，提醒操作者注意及时监控处理，紧急情况时可联锁自动停机。

3）调节控制系统

又称过程控制系统。

简单来说就是对有些相关的模拟量进行采集、运算处理、调节控制。

风机的流量（或压力）调节和防喘振控制就是常见的风机调节控制系统。

通常有以下几种调节控制系统：

——流等量/等压力调节控制；

——风机防喘振控制；

——汽机转速调节控制。

——汽机热井液位调节控制；

——汽机汽封压力调节控制

5）联锁保护系统

又称逻辑控制系统。

简单来说就是对有些相关的开关量（又称数字量）进行采集、逻辑运算处理，实现顺序控制和逻辑联锁。

在风机控制中的启动联锁、停机联锁、油泵自动联锁切换、逆流保护等均属于联锁保护系统。

--机组启动联锁程序--风机静叶释放程序

--机组自动操作程序--风机逆流保护程序

--机组安全运行程序--机组停机联锁程序

--润滑油泵联锁程序--润滑油加热器联锁程序

--动力油泵联锁程序--动力油加热器联锁程序

--冷凝液泵联锁程序--机组盘车控制程序

3、轴流压缩机控制系统

1）-启动联锁

2）-停机联锁

3）-润滑油控制系统

4）-动力油控制系统

5）-轴系监视系统

6）-防喘振保护系统

7）-防逆流保护系统

8）-定风量/定风压—静叶调节系统

第三部分各个子系统的介绍

一、启动联锁

二、停机联锁

三、润滑油控制系统

1、润滑油泵控制

轴流压缩机组润滑油系统通常配备两台电动油泵，机组正常运行时其中一台作为主泵运行，另一台则作为备泵。

机组启动前，将低压电控盘（或现场操作箱）上的润滑油泵选择开关1#电动泵和2#电动泵打到投自动位，这样润滑油两台电动泵就可以在机组自动控制系统中进行远程控制。

开机前通常在画面上用手动按钮启动其中一台泵（如1#泵）运行，那么启动的这台泵在机组正常运行中就作为主泵运行，另一台泵（2#泵）就作备泵而处于待命状态。

当运行中出现“润滑油压力低”报警时，备泵就自动投入运行，从而使油压达到正常值。

在润滑油压恢复正常且平稳后就可以手动停止其中一台电动泵，一般选择停最先启动的那台泵（即1#泵），那么这时自动投入的备泵（2#泵）就作为主泵运行，而维护人员再去排查停止的那台泵（1#泵）是否存在问题

2、润滑油电加热器控制

润滑油电加热器只是在启机前油温低时才开启，在机组运行起来后电加热器则一直处于停止状态。

润滑油电加热器由低压电控手动启停，通常在控制系统的操作画面也可手动启停。

润滑油电加热器处于电加热状态时，如果润滑油箱温度高，机组控制系统会发出信号给低压电控，自动停止电加热器；

如果润滑油温度正常后，也可通过低压电控盘或在操作画面手动停止电加热器。

动力油泵及动力油电加热器的操作控制原理完全类同于润滑油系统

汽拖轴流压缩机组中冷凝液泵的控制同于润滑油泵的控制,不同点在于冷凝液泵控制中两泵都启动后液位正常后的备泵停止为自动停泵.

四、动力油控制系统（略）

五、轴系监视系统

六、防喘振保护系统

1、喘振介绍

喘振是透平压缩机的固有特性。

喘振是压缩机在阻力网络系统中工作时产生的非稳定工况。

在此工况下，正常的气流流动和增压已经完全破坏，气动参数随时间剧烈地变化，并产生巨大的噪音和机器振动。

当进气量过小时，在叶片凸侧面将出现气流分离现象，当气流分离现象严重时，造成压缩机排气压力降低，如果管网容量较大，压力较高，则管网压力大于排气压力，使压缩机的排气量更加减小，加剧气流分离现象。

连锁反应的结果，会使压缩机排气量为零，甚至为负（倒流），但管网压力也不是维持不变，随着管网向工艺排气，他的压力也在下降，当压力下降到低于压缩机排气压力时（压缩机仍在旋转，产生压力），压缩机又向管网排气，使管网压力上升，如果管网阻力不变，则又会周而复始地重复上述现象，形成气忽小忽大，忽进忽出的“喘振”现象。

喘振现象的进一步恶化，将可能产生极其危险的逆流工况。

所以防喘振控制是风机重要的保护系统，尤其轴流压缩机。

防喘振控制的基本原理是在风机接近喘振工况时，通过调整风机出口处的防喘振阀，使防喘振阀打开至一定角度，来改变管网阻力，以达到消除喘振的目的。

为了提高防喘振控制的可靠性，除了选用高质量的硬件外，软件设计时也采取了一些特殊控制运算功能，如折线函数、动态响应、快开慢关、自动操作与闭锁、防误操作等。

2、轴流压缩机运行特性曲线介绍

1）工作区域

2）喘振区域

3）旋转失速区

4）

5）

3、防喘振控制逻辑

4、防喘振阀

1）防喘阀常见种类

气动薄膜式、气动汽缸式和液动式。

2）主要特点

（1）阀门必须快开与完全可靠；

（2）阀门流量充分以防止起浪点；

（3）避免噪音和振动所产生的压缩机和管道损害。

（4）起动和停车时的敏感控制

A阀门应随阶跃响应而活动，超调应限制在最小；

B阀门备有正反馈位置；

C阀门仪表附件调整简单。

3）防喘阀工作原理

七、防逆流保护系统

1、防逆流保护

逆流是轴流压缩机最危险的工况。

造成逆流的原因有两个方面：

（1）工艺系统事故使系统的压力骤升，造成气流向轴流压缩机倒流。

（2）喘振状态的进一步发展。

轴流压缩机进入喘振工况，若不及时排除，由于工艺系统和管网的容量很大，就会产生持续逆流。

由于出口压力高，压缩机气体不能畅通输出，则旋转机械能将其转化为热能使叶片膨胀，造成动叶与静叶的相碰而损坏轴流压缩机。

因此，我们说防止逆流的根本措施是加强防喘振控制，阻止喘振状态的进一步升级，其二是防止出口气体的倒流。

逆流保护是通过逻辑控制系统和防喘振系统的密切联系，来达到预期的目的的。

逻辑系统根据喘振的强弱、持续时间的长短，进行综合判断处理，大致可以分为三个阶段，实施不同的措施。

A、靠防喘振控制系统的调节来消除喘振工况。

B、通过安全运行程序来消除逆流工况。

C、在迫不得已的情况下实施自动联锁停机程序。

2、控制逻辑

3、逆止阀

八、安全运行

1、安全运行

安全运行工况是指轴流压缩机从工艺供气的正常状况中退出，但并不停机，而是通过放空使机组在低负荷维持运行的一种工况。

一旦系统恢复正常，压缩机就可以在短时间内恢复工艺的正常供气。

安全运行避免了频繁启停给用户带来的麻烦和其它损失。

当满足下列任一条件时，压缩机进入安全运行：

——轴流压缩机持续逆流

——手动安全运行（仪表盘或操作画面按钮）

——工艺发出的安全运行信号

压缩机安全运行时，首先发出报警，同时轴流压缩机静叶自动关小到最小工作角（催化装置机组轴流压缩静叶可根据具体情况处理，通常先保持静叶角度不变，脱离工艺联系机组处于安全状态后，在手动关小或关闭），此时控制系统还执行以下联锁动作：

轴流压缩机防喘阀快速打开

轴流压缩机逆止阀立即关闭。

九、风机定风量（或定风压）控制系统

1、风机定风量（或定风压）控制系统简介

使用风机的目的，是使工艺装置获得具有一定压力或流量的工艺介质。

所以风机在运行过程中通过改变风机的工作点，达到改变其出口压力或流量的目的，这就是所说的风机的“工况调节”。

风机调节的理论依据是风机的特性曲线。

对于不同的工艺要求，可以达到以下几种调节目的：

1）等压力调节：

保持工艺所需的风机排气压力稳定

2）等流量调节：

保持工艺所需的介质流量稳定。

3）等压力调节与等流量调节的自动（或手动）切换：

根据不同阶段的工艺要求，选择不同的调节方式，这种方式常见于高炉鼓风机的控制中。

常用的调节方法有以下几种：

——进口节流调节（进口导叶调节）

——变转速调节

——可变静叶角度调节

※进口节流调节（进口导叶调节）

在风机进口安装调节阀（节流门），通过改变调节阀的开度，来调节风机的流量或压力。

对于要求调节范围不是很宽的场合经常采用这种方法。

此方法简单，投资少，常用于定转速运行的离心风机控制中。

※变转速调节

在风机运行时改变其转速，可以改变风机的运行工况，以实现等流量或等压力调节的目的。

此方法调节范围较宽，经济性较好，但转速控制系统复杂，投资较高。

常用的变转速方案有以下几种。

1）风机采用汽轮机驱动。

2）风机采用电机驱动，但配有液力偶合器

3）风机采用电机驱动，但配有变频调速装置

※可变静叶角度调节

这种调节方法仅适用于静叶可调的轴流压缩机（如陕鼓的AV型轴流压缩机）。

它是通过改变轴流压缩机的静叶角度来实现风机流量或压力调节的目的。

此方法调节范围宽，调节效率高，这也是轴流压缩机被广泛应用的原因之一。

静叶角度的改变是通过一套静叶伺服机构来完成的，其包括位置变送器、伺服控制器、电液伺服阀、伺服马达及其安装附件

3、静叶串级定位调节调节结构图

4、液压锁

1）概述：

电液伺服控制系统液压保护装置（详见压保护模块液压原理图）通过采用液压锁紧方式，控制电液伺服阀的进出油路和负载油路。

当系统处于正常工作状态时，液压锁处于导通状态，电液伺服控制系统随调节器信号及负载情况及时调节静叶角度或阀门开度。

当由于非常原因（伺服控制系统中某控制元件发生故障，或其他干扰因素）使静叶角度或阀门开度与设定值偏差较大或完全失控时，电磁阀1通电，使液压锁处于关闭状态，切断电液伺服阀进出油路和负载油路，即时将静叶或阀门就地锁定。

自动控制回路处于锁定状态时，如果静叶角度与或阀门开度所要求的位置偏差较大，可以启动电磁调节系统，以点动方式对静叶角度或阀门开度进行修正。

即通过手动使电磁阀2的两个电磁铁通电，控制伺服油缸左、右缓慢移动，达到指定的位置（注：

这时静叶或阀门不受伺服系统的控制）。

以使静叶或阀门不会完全失控，可以继续维持系统工作。

电液伺服控制油路和电磁调节油路并联使用。

通过液压锁的切换，两种工作状态之间不会互相干扰。

2）原理图

十、测试开关

1）自动操作试验开关：

模拟自动操作状态，此时防喘阀、止回阀、静叶闭锁解除。

2）逆流试验开关：

模拟逆流产生状态，测试逆流保护系统的动作。

3）静叶释放：

十一、S8000在线监测系统