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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、人機界面友好、安裝簡單規(guī)范、調(diào)試方便、通用性強和運行可靠的特點。目前已在石油、化工、機械等制造領(lǐng)得到廣泛應(yīng)用。
空壓機系統(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，對于整個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，當某一控制單元出現(xiàn)故障時，都會有相關(guān)的冗余實單元無擾動地切換到工作單元，可保證空壓機系統(tǒng)安全可靠的運行。本文采用WedField ECS-700系統(tǒng)還提供了多人同時協(xié)同工作的功能，允許多個工程師管理一個項目，進一步提高了控制效率。
2空壓機系統(tǒng)
2.1空壓機系統(tǒng)介紹
空壓機系統(tǒng)就是對空氣進行壓縮，為后續(xù)設(shè)備提供不同壓力等級的原料空氣。對于空壓機系統(tǒng)來講，最基本的控制包括空壓機電機啟/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自動加載/卸載、防喘振控制、電機過載保護控制、空壓機起動和事故連鎖保護控制等均是為了機組的安全運行而設(shè)。
空壓機系統(tǒng)中被控制的對象是兩個閥門：入口導(dǎo)葉和防喘振閥。
2.2空壓機系統(tǒng)的控制要求
對于空壓機及系統(tǒng)的控制，一般需要考慮以下幾個方面的控制：
（1）恒壓控制原料空壓機的作用就是滿足工藝要求送出一個壓力恒定的氣流，為膨脹機、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的非正常工況，是離心式壓縮機特有的工況之一，很具破壞性。一旦空壓機出現(xiàn)喘振，就會直接損壞空壓機設(shè)備，嚴重的會造成空分停車。一般說來，壓縮機的防喘振控制對象為防喘振閥。
（3）故障聯(lián)鎖邏輯控制為了避免設(shè)備被損壞，在空壓機運行過程中，只要有一個被監(jiān)控參數(shù)達到聯(lián)鎖值，須將空壓機停車，此為空壓機聯(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，主要包括高壓保護和電機過載的保護控制。
①高壓保護控制，空壓機出口壓力過高，會對后續(xù)設(shè)備正常運行產(chǎn)生影響。因此需要對空壓機的出口壓力設(shè)置一個安全保護范圍。入口導(dǎo)葉開度的調(diào)節(jié)并不能達到目的，采用保護調(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，保護出口壓力在設(shè)定范圍。②電機過載保護控制，通過電機過載保護控制器調(diào)節(jié)導(dǎo)葉減小負荷，防止空壓機電動機超負荷工作。
3空壓機系統(tǒng)控制方案
3.1空壓機的防喘振控制
空壓機的出口流量與出口壓力不匹配，即流量低或壓力高時，就會造成空壓機喘振。喘振的發(fā)生將導(dǎo)致嚴重后果：壓縮機性能顯著惡化、噪聲加大和加劇整個機組的振動。當即空壓機工作點即將進入喘振區(qū)時，降低出口壓力或增加出口流量，可防止空壓機進入喘振狀態(tài)下運行。
還可以看出，若入口導(dǎo)葉開度不變，空壓機流量和排氣壓力關(guān)系成一固定曲線。當排氣壓力增大，空壓機操作點則沿該固定曲線移動，流量值易移至喘振區(qū)；若流量減少，空壓機操作點也會沿該固定曲線移動，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，形成一個設(shè)定值。該設(shè)定值隨著上述各參數(shù)的變化而自動變化流量來調(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采用空壓機出口壓力控制入口導(dǎo)葉開度，在某些空壓機中導(dǎo)葉受電機過載保護控制，一般采用電機過載保護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。
空壓機防喘振控制的對象除了入口導(dǎo)葉，主要是控制防喘振閥。當空壓機內(nèi)壓力或流量過大時，可以通過防喘振閥的快速開啟來釋放壓力。DCS的空壓機連鎖程序可設(shè)定防喘振回路對連鎖條件的相關(guān)參數(shù)，控制空壓機防喘振閥的開合。
PIC_11為空壓機的出口壓力值，F(xiàn)IC_11Q為設(shè)定的合適的安全壓力值，RS為空壓機是否停車信號（采用邏輯值）。當空壓機的出口壓力大于設(shè)定的合適壓力值，即機組運行過程中工作點進入安全線與喘振線之間時，防喘振閥失電，入口導(dǎo)葉慢慢關(guān)至一定角度（約為全開時的10%），壓縮機不停機，空壓機系統(tǒng)小負荷工作。當停車條件滿足引起空壓機停車，防喘振閥失電，快速打開，入口導(dǎo)葉慢慢全關(guān)。當空壓機停車時一般要求防喘振閥從全關(guān)到全開的時間大約是（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）%負荷進行變化，這就要求空壓機負荷也能自動變化。在喘振控制范圍內(nèi)，設(shè)置一個串級調(diào)節(jié)回路去控制入口導(dǎo)葉的開度。串級的設(shè)定值由程序計算得出。
CALCU是程序計算塊，根據(jù)具體情況編制內(nèi)部程序，對于空分系統(tǒng)，編程時一般是從氧氣產(chǎn)量進行折算，另外考慮分子篩系統(tǒng)切換時附加量進行編程。輸出CAV作為PID調(diào)節(jié)器外部設(shè)定，然后經(jīng)過PID運算去控制導(dǎo)葉閥門。
3.3空壓機系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制
空壓機的連鎖跳停是非常重要的連鎖，涉及到空壓機的設(shè)備安全問題。導(dǎo)致空壓機聯(lián)鎖停車的條件因素有很多，如電機驅(qū)動軸軸承溫度、電機驅(qū)動軸反向軸承溫度、一～四級軸承溫度、大齒輪軸承溫度等是否大于設(shè)定值，一~四級x，y軸的振動幅度是否過高（是否大于82.5）等，這些值只要有一個不正常就會導(dǎo)致空壓機系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。當由于人為因素導(dǎo)致空壓機系統(tǒng)故障時，可以通過急停按鈕來實施空壓機停車。
3.4 DCS控制的實現(xiàn)
（1）對被制系統(tǒng)工程進行創(chuàng)建。新建一個工程，并添加組態(tài)服務(wù)器控制器、操作節(jié)點和操作域。
新建工程工程：
創(chuàng)建者：數(shù)據(jù)庫：路徑：空壓機系統(tǒng)zxl D：\SUPCON_PROJECT\Database.ini D：\SUPCON_PROJECT\空壓機系統(tǒng)確定取消VFS ysBuilder -空壓機系統(tǒng)文件（F）編輯（E）查看（V）幫助（H）空壓機系統(tǒng)組態(tài)服務(wù)器全局默認配置控制域組態(tài)操作域組態(tài)工程師zxl操作域
（2）對被控制對象進行組態(tài)，登錄組態(tài)軟件，如所示。
登錄zxl空壓機系統(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，把需要測量的位號加入位號表，并進行用戶程序編程。然后將操作域從組態(tài)服務(wù)器打開，添加操作小組，進行流程圖編輯，報警設(shè)置等。
（4）流程圖完成后，進入監(jiān)控軟件，對現(xiàn)場被控制系統(tǒng)實施實時監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置三級權(quán)限，分別為操作員級、工程師級、管理員級，每個人對應(yīng)一個唯一的用戶名和密碼，各等級說明如下：操作員級：可巡視監(jiān)控畫面查看相關(guān)記錄，確認報警。
工程師級：在操作員級之上，還可以進行變量輸入、遙控操作。
管理員級：在工程師級之上，還可以進行用戶管理。
4結(jié)語
通過分析空壓機系統(tǒng)控制的特點，利用ECS-700組態(tài)軟件進行組態(tài)，對空壓機系統(tǒng)的被控制的重要參數(shù)實施了實時監(jiān)控，將空壓機系統(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 空壓機修訂日期：2011-07-11
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