1.ECS-700是DCS系列之一，該系統(tǒng)具有組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機(jī)界面友好、安裝簡(jiǎn)單規(guī)范、調(diào)試方便、通用性強(qiáng)和運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。目前已在石油、化工、機(jī)械等制造領(lǐng)得到廣泛應(yīng)用。

　　空壓機(jī)系統(tǒng)的有效控制不僅可以節(jié)省能源，還可以提高設(shè)備的使用壽命，對(duì)于整個(gè)空分過程有著重要的意義。DCS系統(tǒng)一般都采用雙冗余的控制單元，當(dāng)某一控制單元出現(xiàn)故障時(shí)，都會(huì)有相關(guān)的冗余實(shí)單元無擾動(dòng)地切換到工作單元，可保證空壓機(jī)系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。本文采用WedField ECS-700系統(tǒng)還提供了多人同時(shí)協(xié)同工作的功能，允許多個(gè)工程師管理一個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)一步提高了控制效率。

　　2空壓機(jī)系統(tǒng)

　　2.1空壓機(jī)系統(tǒng)介紹

　　空壓機(jī)系統(tǒng)就是對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，為后續(xù)設(shè)備提供不同壓力等級(jí)的原料空氣。對(duì)于空壓機(jī)系統(tǒng)來講，最基本的控制包括空壓機(jī)電機(jī)啟/停控制以及出口壓力的恒壓控制或恒流控制，具體采用恒流控制還是恒壓控制需要根據(jù)工藝選擇，大型空分系統(tǒng)一般采用恒壓控制。其余的控制如空壓機(jī)自動(dòng)加載/卸載、防喘振控制、電機(jī)過載保護(hù)控制、空壓機(jī)起動(dòng)和事故連鎖保護(hù)控制等均是為了機(jī)組的安全運(yùn)行而設(shè)。

　　空壓機(jī)系統(tǒng)中被控制的對(duì)象是兩個(gè)閥門：入口導(dǎo)葉和防喘振閥。

　　2.2空壓機(jī)系統(tǒng)的控制要求

　　對(duì)于空壓機(jī)及系統(tǒng)的控制，一般需要考慮以下幾個(gè)方面的控制：

　　（1）恒壓控制原料空壓機(jī)的作用就是滿足工藝要求送出一個(gè)壓力恒定的氣流，為膨脹機(jī)、主換熱器和分餾塔提供原料空氣。

　　（2）防喘振控制喘振工況為空壓機(jī)的非正常工況，是離心式壓縮機(jī)特有的工況之一，很具破壞性。一旦空壓機(jī)出現(xiàn)喘振，就會(huì)直接損壞空壓機(jī)設(shè)備，嚴(yán)重的會(huì)造成空分停車。一般說來，壓縮機(jī)的防喘振控制對(duì)象為防喘振閥。

　�。�3）故障聯(lián)鎖邏輯控制為了避免設(shè)備被損壞，在空壓機(jī)運(yùn)行過程中，只要有一個(gè)被監(jiān)控參數(shù)達(dá)到聯(lián)鎖值，須將空壓機(jī)停車，此為空壓機(jī)聯(lián)鎖控制的基本要求。

　�。�4）輔助安全控制為了保證系統(tǒng)中各設(shè)備的安全，還需要加入安全的輔助控制，主要包括高壓保護(hù)和電機(jī)過載的保護(hù)控制。

　�、俑邏罕Ｗo(hù)控制，空壓機(jī)出口壓力過高，會(huì)對(duì)后續(xù)設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此需要對(duì)空壓機(jī)的出口壓力設(shè)置一個(gè)安全保護(hù)范圍。入口導(dǎo)葉開度的調(diào)節(jié)并不能達(dá)到目的，采用保護(hù)調(diào)節(jié)器與防喘調(diào)節(jié)器一起作用調(diào)整放空閥的開度，保護(hù)出口壓力在設(shè)定范圍。②電機(jī)過載保護(hù)控制，通過電機(jī)過載保護(hù)控制器調(diào)節(jié)導(dǎo)葉減小負(fù)荷，防止空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷工作。

　　3空壓機(jī)系統(tǒng)控制方案

　　3.1空壓機(jī)的防喘振控制

　　空壓機(jī)的出口流量與出口壓力不匹配，即流量低或壓力高時(shí)，就會(huì)造成空壓機(jī)喘振。喘振的發(fā)生將導(dǎo)致嚴(yán)重后果：壓縮機(jī)性能顯著惡化、噪聲加大和加劇整個(gè)機(jī)組的振動(dòng)。當(dāng)即空壓機(jī)工作點(diǎn)即將進(jìn)入喘振區(qū)時(shí)，降低出口壓力或增加出口流量，可防止空壓機(jī)進(jìn)入喘振狀態(tài)下運(yùn)行。

　　還可以看出，若入口導(dǎo)葉開度不變，空壓機(jī)流量和排氣壓力關(guān)系成一固定曲線。當(dāng)排氣壓力增大，空壓機(jī)操作點(diǎn)則沿該固定曲線移動(dòng)，流量值易移至喘振區(qū)；若流量減少，空壓機(jī)操作點(diǎn)也會(huì)沿該固定曲線移動(dòng)，排氣壓力比值也極易移至喘振區(qū)。防喘振控制需要綜合考慮壓力（壓比）和流量，形成一個(gè)設(shè)定值。該設(shè)定值隨著上述各參數(shù)的變化而自動(dòng)變化流量來調(diào)節(jié)。為避免壓力大、流量小而引起喘振，可調(diào)節(jié)入口導(dǎo)葉的開度，使空壓機(jī)的壓力和流量維持在穩(wěn)定工作范圍內(nèi)。導(dǎo)葉的控制在恒壓控制時(shí)采用空壓機(jī)出口壓力控制入口導(dǎo)葉開度，在某些空壓機(jī)中導(dǎo)葉受電機(jī)過載保護(hù)控制，一般采用電機(jī)過載保護(hù)回路輸出和出口壓力控制回路輸出高選值通過反饋來控制導(dǎo)葉開度。

　　空壓機(jī)防喘振控制的對(duì)象除了入口導(dǎo)葉，主要是控制防喘振閥。當(dāng)空壓機(jī)內(nèi)壓力或流量過大時(shí)，可以通過防喘振閥的快速開啟來釋放壓力。DCS的空壓機(jī)連鎖程序可設(shè)定防喘振回路對(duì)連鎖條件的相關(guān)參數(shù)，控制空壓機(jī)防喘振閥的開合。

　　PIC_11為空壓機(jī)的出口壓力值，F(xiàn)IC_11Q為設(shè)定的合適的安全壓力值，RS為空壓機(jī)是否停車信號(hào)（采用邏輯值）。當(dāng)空壓機(jī)的出口壓力大于設(shè)定的合適壓力值，即機(jī)組運(yùn)行過程中工作點(diǎn)進(jìn)入安全線與喘振線之間時(shí)，防喘振閥失電，入口導(dǎo)葉慢慢關(guān)至一定角度（約為全開時(shí)的10%），壓縮機(jī)不停機(jī)，空壓機(jī)系統(tǒng)小負(fù)荷工作。當(dāng)停車條件滿足引起空壓機(jī)停車，防喘振閥失電，快速打開，入口導(dǎo)葉慢慢全關(guān)。當(dāng)空壓機(jī)停車時(shí)一般要求防喘振閥從全關(guān)到全開的時(shí)間大約是（1～2）s.高性能的閥大約為0.5s從全關(guān)到全開。本控制系統(tǒng)采用浙江中控的ECS-700系統(tǒng)，支持20ms的高速掃描周期，適當(dāng)調(diào)整控制線與喘振線之間的距離（如5%）是可行的。

　　3.2空壓機(jī)系統(tǒng)的變流量控制

　　現(xiàn)在的大型空分工藝中，一般都能夠在（75～105）%負(fù)荷進(jìn)行變化，這就要求空壓機(jī)負(fù)荷也能自動(dòng)變化。在喘振控制范圍內(nèi)，設(shè)置一個(gè)串級(jí)調(diào)節(jié)回路去控制入口導(dǎo)葉的開度。串級(jí)的設(shè)定值由程序計(jì)算得出。

　　CALCU是程序計(jì)算塊，根據(jù)具體情況編制內(nèi)部程序，對(duì)于空分系統(tǒng)，編程時(shí)一般是從氧氣產(chǎn)量進(jìn)行折算，另外考慮分子篩系統(tǒng)切換時(shí)附加量進(jìn)行編程。輸出CAV作為PID調(diào)節(jié)器外部設(shè)定，然后經(jīng)過PID運(yùn)算去控制導(dǎo)葉閥門。

　　3.3空壓機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制

　　空壓機(jī)的連鎖跳停是非常重要的連鎖，涉及到空壓機(jī)的設(shè)備安全問題。導(dǎo)致空壓機(jī)聯(lián)鎖停車的條件因素有很多，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸軸承溫度、電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸反向軸承溫度、一～四級(jí)軸承溫度、大齒輪軸承溫度等是否大于設(shè)定值，一~四級(jí)x，y軸的振動(dòng)幅度是否過高（是否大于82.5）等，這些值只要有一個(gè)不正常就會(huì)導(dǎo)致空壓機(jī)系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。當(dāng)由于人為因素導(dǎo)致空壓機(jī)系統(tǒng)故障時(shí)，可以通過急停按鈕來實(shí)施空壓機(jī)停車。

　　3.4 DCS控制的實(shí)現(xiàn)

　　（1）對(duì)被制系統(tǒng)工程進(jìn)行創(chuàng)建。新建一個(gè)工程，并添加組態(tài)服務(wù)器控制器、操作節(jié)點(diǎn)和操作域。

　　新建工程工程：

　　創(chuàng)建者：數(shù)據(jù)庫：路徑：空壓機(jī)系統(tǒng)zxl D：\SUPCON_PROJECT\Database.ini D：\SUPCON_PROJECT\空壓機(jī)系統(tǒng)確定取消VFS ysBuilder -空壓機(jī)系統(tǒng)文件（F）編輯（E）查看（V）幫助（H）空壓機(jī)系統(tǒng)組態(tài)服務(wù)器全局默認(rèn)配置控制域組態(tài)操作域組態(tài)工程師zxl操作域

　　（2）對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行組態(tài)，登錄組態(tài)軟件，如所示。

　　登錄zxl空壓機(jī)系統(tǒng)工程師：密碼：數(shù)據(jù)庫：工程：D：\SUPCON_PROJECT\Database.ini確定取消

　　（3）將控制器從組態(tài)服務(wù)器打開，把需要測(cè)量的位號(hào)加入位號(hào)表，并進(jìn)行用戶程序編程。然后將操作域從組態(tài)服務(wù)器打開，添加操作小組，進(jìn)行流程圖編輯，報(bào)警設(shè)置等。

　　（4）流程圖完成后，進(jìn)入監(jiān)控軟件，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)被控制系統(tǒng)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置三級(jí)權(quán)限，分別為操作員級(jí)、工程師級(jí)、管理員級(jí)，每個(gè)人對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的用戶名和密碼，各等級(jí)說明如下：操作員級(jí)：可巡視監(jiān)控畫面查看相關(guān)記錄，確認(rèn)報(bào)警。

　　工程師級(jí)：在操作員級(jí)之上，還可以進(jìn)行變量輸入、遙控操作。

　　管理員級(jí)：在工程師級(jí)之上，還可以進(jìn)行用戶管理。

　　4結(jié)語

　　通過分析空壓機(jī)系統(tǒng)控制的特點(diǎn)，利用ECS-700組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)，對(duì)空壓機(jī)系統(tǒng)的被控制的重要參數(shù)實(shí)施了實(shí)時(shí)監(jiān)控，將空壓機(jī)系統(tǒng)的控制變得更為直觀有效。

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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī)  空壓機(jī)修訂日期：2011-07-11
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