随州西门子PLC代理

1、引 言

    莱钢8#氧气压缩机是12000m3/h空分装置的关键设备，其作用是将气态氧产品压缩成中压氧，通过管道输送到用户。8#氧气压缩机工作正常与否，对莱钢的生产大局和经济效益影响很大。它主要采用三菱MELSEC A1S PLC实现自动控制，控制效果良好，运行稳定可靠。
2、工艺简介
    莱钢8#氧压机的工艺流程，纯度达到99.6%以上的氧气，经调节阀PCV 3922和入口截止阀PV 1501进入压缩机，进行级、第二级、第三级压缩，每级压缩后经过一次冷却；一级压缩后气体经调节阀PCV1 1510形成一级回流，三级压缩后气体经调节阀PCV3 1510形成三级回流；气体回流引起入口压力PI 3922升高、流量FI 3920降低，由调节阀FCV1 3920和FCV2 3920进行机前放空，使压力PI 3922和流量FI 3920保持在设定点附近；从氧压机出来的氧气经截止阀PV 1537通过管道输送到用户，或根据实际生产需要通过截止阀PV 1536放空。为确保安全，每一级压缩排气侧分别装有安全阀，超压时紧急排放部分气体，以降低压缩气体压力。
3、系统配置
    莱钢8#氧压机自动控制系统主要采用三菱MELSEC A1S PLC和CC-bbbb现场总线实现。系统配置有1块CPU主基板（A1S38B）和1块扩展基板（A1S55B-S1），共有1块电源模板（A1S62P）、1块CPU模板（A1SCPU）、4块数字输入模板（A1SX80）、3块数字输出模板（A1SY80）、3块模拟输入模板（A1S64AD）、1块模拟输出模板（A1S62DA）、2块PT100多路转换变送器（PT-62），1个操作员面板通过CC-bbbb现场总线与PLC控制器相连。系统共有数字量输入信号63 点、数字量输出信号43点、模拟量输入信号9点、模拟量输出信号2点、RTD信号18点。
4、主要控制功能

    氧压机控制功能主要包括防喘振控制、压缩机启/停联锁控制、辅助设备的启/停联锁控制，以及重要工艺参数的实时显示、报警等。
    4.1 防喘振控制
    压缩机出口流量与压力不匹配，即流量低或压力高时，会造成压缩机喘振。该氧压机防喘振控制包括入口压力调节、入口流量调节、一级回流调节和三级回流调节。
    （1）入口压力调节

    入口压力采取常规PID调节，调节器为PIC 3922，由入口压力调节阀PCV 3922完成。
    （2）入口流量调节

    入口流量采取分段调节，由机前主放空调节阀FCV1 3920和旁路放空调节阀FCV2 3920完成。
 
    调节参数为氧压机机前流量，测量值有温压补偿。当PID调节器FIC 3920的输出在0-10%之间时，旁路放空调节阀FCV2 3920起作用，对应开度为0-，主放空调节阀FCV1 3920处于全关状态；当调节器输出在10%-之间时，主放空调节阀FCV1 3920开始起作用，对应开度为0-，旁路放空调节阀FCV2 3920处于全开状态。
    （3）回流调节
    回流调节采取分段调节，由一级回流调节阀PCV1 1510和三级回流调节阀PCV3 1510完成。
    调节参数为氧压机机前流量和管网压力，二者分别进行PID运算。当管网压力正常时，机前流量调节器FIC 3921的输出作为回路输出；当管网压力超过某一值时，管网压力调节器PIC 1510的输出作为回路输出；当氧压机卸载时，回路输出选择一个时变函数，时变函数为50%+（t/240）×50%（其中t为时间变量），即在240s内，回路输出由50%逐渐增大到。当回路输出在0-50%之间时，一级回流调节阀PCV1 1510起作用，对应开度为0-，三级回流调节阀PCV3 1510处于全关状态；当回路输出在50%-之间时，三级回流调节阀PCV3 1510开始起作用，对应开度为0-，一级回流调节阀PCV1 1510处于全开状态。
    渐变选择器能根据一定条件选择不同的输入，从一种输入切换到另一种输入的过程是按指数规律渐变的，需要经过5倍时间常数的时间，时间常数可由编程人员设定。
    渐变选择器1和3的切换条件是管网压力超过某一设定值；渐变选择器2的切换条件是氧压机卸载（通过截止阀PV1536放空）。回路输出返回到渐变选择器1的目的是实现无扰动切换。
    4.2 压缩机启/停联锁控制
    （1）压缩机启动
    压缩机启动前，系统应具备以下条件：
    ① 冷却水管已打开；
    ② 压缩机进气管和排气管上的手动阀已打开；
    ③ 将排放压力调节器PIC 1510置于自动，设定点2900 kPa；
    ④ 将入口流量调节器FIC 3920置于自动,FIC 3921置于手动，且0%的输出信号，打开回流调节阀PCV1 1510和PCV3 1510；
    ⑤ 将入口压力调节器PIC 3922置于自动，设定点40 kPa，进气压力调节阀PCV 3922 打开。
    当上述条件和供电等外围条件都满足时，在现场控制盘上按下用“压缩机启动”按钮启动氧压机，入口截止阀PV 1501自动打开，在主控室DCS操作画面上增加调节器FIC 3921的输出信号，从而使回流阀关闭。
    如果外供用户量小于装置氧产量，机前放空阀自动保持打开。将调节器FIC 3921置于自动，设定点150-200m3/h，高于调节器FIC 3920的设定点。
    （2）压缩机停止
    正常停止：
    在压缩机正常运行情况下，有就地停止和远程停止两种方式。就地停止方式下，按下现场控制盘上的“压缩机停止”按钮，压缩机即停止；远程停止方式下，在主控室DCS操作画面上按下“COMPRESSER SHUT DOWN”按钮，压缩机即停止；无论采用哪种停止方式，在压缩机停止的同时，入口阀PV 1501都自动关闭。
    故障停止：
    当启动主电机时，如果系统在5/s内收不到“主电机运行反馈”信号，系统会自动停止压缩机的启动过程。在压缩机正常运行期间，发生电机保护开关失灵、严重喘振等故障，压缩机将自动停止运行，并且所有的系统设备将处于停止状态。
    4.3 辅助设备的控制
    氧压机辅助系统主要有冷却水系统和润滑油系统。冷却水系统都是手动操作；润滑油系统一般总处于自动状态，当油压低于一定压力时，辅油泵自动运行；当油压高于某一值时，则油泵自动停止。润滑油还带有加热器，当油温低于某一值时，油加热器自动投入；当油温超过某一值时，油加热器自动断开。
    4.4 操作员面板的功能
    操作员面板通过先进的CC-bbbb现场总线与控制器相连，实时采集并显示重要的工艺参数、故障状态、报警信息，调整重要的PID参数，启/停主电机及辅助设备等，实现机组的安全可靠优控制。