先控理念在TPS系统和TMR三重化冗余TRICON.doc

1 先控理念在 TPS 系统和 TMR 三重化冗余 TRICON 紧急停车系统中实现应用程序转化和移植问题的探讨防喘振控制方案研究 1 、防喘振控制方案分析就目前国内外炼化企业来看,防喘振控制通常用两种方法:一是早期专用的防喘振控制器,如 WORDWARD 公司的 505C 控制器、 ELLIOT 公司的 控制器等;二是目前常用的 PLC 专用软件包。如 GE 公司的 907 0系列 PLC (用 Logic Maste r或 Field Contro l 编的软件包)、 TRICONE X 公司的 TS3000 (用 MSW311 或 TS1131 软件包)等。但每个厂家出于对知识产权的保护, 均不会公开其防喘振控制的算法。专用的控制器只给用户提供接口参数, 专用的软件包是用高级语言编写的软件包( 如C语言)。用户无法打开, 只能在程序中调用。这些技术封索直接影响用户对防喘振控制方案的深入理解, 给程序的移植带来了相当大的难度。笔者通过对多套机组喘振方案的研究,发现只有 TS3000 系统中的源程序对用户是相对开放的, 于是对其进行了反复实验, 最终弄清了其算法。这种算法仅仅是不同厂家、不同设备中众多算法中常用的,也是相对减化的算法。 1、防喘振控制的主要功能●喉部差压低选、出口压力高选●喉部差压温度补偿算法●喉部差压和比例增益参数的折线运算●防喘振线下移功能●可远程给定的 PID 运算●实现放空阀的快开慢关功能●实现两个放空阀的分程控制●实现联锁停机放空阀自动打开控制●实现防喘振曲线图 2、防喘振控制技术方案根据测量压缩机的喉部差压、出口压力、入口温度这三量, TRICONEX 有一套完整的喘振技术, 该算法中气体分子量变化不会影响机组的防喘振控制。当风机正常运行时, 它的工作点应该在图 2防喘振线的下方,此时偏差 e= PV- SP<0 ,调节器的作用方式为反作用。当工作点越过防喘振线 2 并在其上方时,即偏差 e >= 0 时,则要求防喘振阀快速打开。由于防喘振阀的打开,使工作点开始回到防喘振线以下时, 阀的动作又应减慢, 即要求防喘振阀在开关时, 是以变速动作的。在偏差 e >= 0时, 放空阀打开的快速取决于 PID 参数比例增益 K 的自适应能力(自动增大或减小) ,如果 K 值不变,放空阀则以正常的速度打开(一般要求在 3 秒钟之内); 而当喘振发生的趋势得以控制时,即偏差 e =< 0 时,放空阀则以 % 渐进式缓慢关闭。防喘振控制算法,是通过温度补偿后的喉部差压值(防喘振曲线的横坐标 X 轴)经过折线运算得出的出口压力作为 PID 控制的设定值 SP (防喘振曲线的纵坐标 Y轴) ,来控制测量值出口压力 PV。防喘振控制的偏差 e= PV- SP 即为出口压力的控制偏差。防喘振 PID 作用为反作用, 正常状况下偏差 e<0 ,当 e >= 0 时发生喘振。防喘振控制框图如图 3 所示。图3 防喘振控制框图喉部差压△P 出口压力 P 喘振线防喘振线工作点 0% 100% 100% 图2 防喘振性能曲线图喘振线 c bx a d 温度补偿折线运算喘振检测比例 K 折线运算防喘振线移动 PID 运算快开慢关输出置 0% 分程控制出口压力 PT1841A/B 高选低选喉部差压 PDT1840A/B 比例增益 K值 SP 值 PV 值 ASV1840 ASV1841 (气关阀) 注:积分系数保持不变为 4 入口温度 TE1840 联锁停机信号 3 当偏差 e 大于 2% 时系统发出喘振报警, 当偏差 e 大于 7% 并且逆流报警存在,则防喘振线下移 1%。为了保证风机的功效,最多下移 5 次,还设置了手动复位功能。当防喘振线下移时,此时的设定值 SP 为折线算出的 SP '减去移动次数 N 乘以下移量 1% 。即: SP= SP '- N× 1%。 PID 参数比例增益K 自整定功能是通过折线运算实现的,共11 点坐标形成3 段斜坡折线得出K'。在没有发生喘振情况下,当偏差 e 大于 % 时(即喘振条件具备)发生喘振, K 值自动置为初始值 90 ,然后 K 通过和折线运算后的 K '计算逐渐减小。计算公式: K =( 90× )÷(K '+ ) 当偏差 e 小于 % 时, K 值值保持不变。在比例增益 K 值自动变化过程,积分 T1 值始终为 4, 微分 T2 值始终为 0 。如图 4 所示。 2 、原 TMR 三重化冗余 TRICON 系统的配置 ARGG 装置配置了烟机、主风机、备用主风机各一台, 增压机两台。根据风量主风机和备用主风机选用轴流压缩机, 驱动机选用烟机和电机, 注意: 备用主风机组无烟机。该大型机组的防喘振控制、静叶控制、轴系监控、启停机顺序控制、联锁逻辑