青島鋼鐵公司氧氣廠10000Nm３/h空分裝置采用內壓縮流程，其配套的空氣壓縮機及空氣增壓機均為美國某公司產(chǎn)品.機組設有機旁柜，由自帶的控制系統(tǒng)控制，采用通訊的方法，將機組的參數(shù)傳送至DCS，在DCS操作站上進行監(jiān)視。其自帶控制系統(tǒng)控制策略周全,具有節(jié)能，安全,適應不同工況能力的優(yōu)點. 　　1 .基本控制 　　依據(jù)空分裝置的工藝要求，機組采用恒壓控制，空壓機的壓力測點設在分子篩后，增壓機的壓力測點二級出口設在進增壓透平膨脹機前，四級出口設在四級出口止回閥后?？刂圃韴D（以空壓機為例）。 　　控制原理圖 　　正常用氣時系統(tǒng)會調節(jié)進口導葉的開度，使系統(tǒng)壓力恒定。控制系統(tǒng)會自動檢測壓縮機狀態(tài)與設定值之間的關系，通過表１的三個進口導葉調節(jié)回路來調節(jié)進口導葉的開度，來維持系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，并防止電機過載。 兩個放空閥調節(jié)回路來防止壓縮機在過高壓力下運行（最大排氣壓力），并維持壓縮機在達到最高允許壓力（系統(tǒng)壓力偏移值）運行。其控制曲線如壓縮機運行控制曲線（圖二）所示。 　?。?不同過程的控制 　　壓縮機起動時，最大馬達電流會控制進口閥，使壓縮機沿圖二曲線Ｄ快速加載，渡過喘振區(qū)。如系統(tǒng)流量過小，則最小流量控制器會取得控制權，在最小流量控制方式下，進口閥會沿圖二中曲線Ｂ在位置２與位置３間運行，如系統(tǒng)壓力達到偏移值則系統(tǒng)壓力調節(jié)器會調節(jié)放空閥開度，系統(tǒng)壓力會穩(wěn)定于偏移值。如系統(tǒng)流量過大，則最大負載控制器會取得控制權，進口閥不再開大防止電機過載。 　?。?防喘振控制 　　壓縮機單級或多級產(chǎn)生逆流，高溫氣倒流壓縮機，此時壓縮機仍舊維持原狀不變，會使壓縮機的轉子產(chǎn)生強烈的震動并可能損壞軸承密封近而造成事故。當喘震發(fā)生時，由于氣流的脈動和周期性的震蕩，在葉片末端形成前列的瘠薄，葉輪的動應力大大增加，使葉片產(chǎn)生強烈振動發(fā)生疲勞斷裂，對其防止和控制極為重要。 　　喘振的原因是壓縮機的運行工況遠離設計工況，流量超過最小值，在壓縮機流道中出現(xiàn)嚴重的旋轉脫離和失速。喘振的控制方法，就是在機組進入最小流量時，通過開回流閥增加氣量使機組工作于最小供氣能力，避免喘振發(fā)生。即使采取以上方法，避免機組進入喘振區(qū)，仍有喘振發(fā)生的可能，例如： 　　1. 級間溫度或進口溫度升高，導致無效能增加。 　　2. 系統(tǒng)用氣的突然改變，機組的響應速度跟不上。 　　3. 儀表的錯誤輸出，例如電網(wǎng)電壓的變化，使壓縮機的功耗與電流值不能匹配。 　　4. 閥門響應不正確。 為保證機組的運行安全,控制系統(tǒng)設有喘振線的右側設有一條安全限制線和一條控制線（如圖二所示）. 　　圖二 　　如前所述，壓縮機正常工作時維持系統(tǒng)壓力。當需氣量進一步減少，則系統(tǒng)不允許進口閥進一步關小，此時系統(tǒng)壓力會升高，當達到偏移值時，系統(tǒng)壓力調節(jié)回路獲得控制權，控制放空閥的開度使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定于其設定值。若管網(wǎng)出現(xiàn)異常（如切換閥故障等）回導致機組排氣壓力的突然升高至排氣壓力設定點，則排氣壓力控制器會獲得控制權，放空閥會快速響應，避免機組進入喘振區(qū)。如外界因素影響使機組運行狀況達到安全限則系統(tǒng)會進行記錄，同時將控制線右推對機組的運行喘振控制線進行修正，保證機組的安全運行。 　?。?電機的控制 　　對電機的運行設有四種狀態(tài)，分別為：STARTING，RUNING，STOPPINGH，STOPPED。依據(jù)各狀態(tài)的不同系統(tǒng)會運行不同的保護與控制邏輯。 　?。?1.起動壓縮機 　　當按下現(xiàn)場控制盤上的“START”鍵，系統(tǒng)初始化起動控制邏輯進入“STARTING”狀態(tài)，顯示屏會顯示啟動允許序列和啟動步驟。在此過程保護邏輯為啟動保護生效，此時軸振動連鎖值為正常運行報警值的三倍，以使機組能順利渡過臨界區(qū)完成啟動過程又能保護機組。若所有啟動步都通過，啟動程序結束進入“RUNNING”狀態(tài)，此時運行保護邏輯生效，運行時其保護連鎖又分為兩個級別：緊急連鎖和一般連鎖。緊急狀態(tài)下（油壓，軸振動），控制系統(tǒng)會先停主電機,再卸載壓縮機.低于緊急級別的點組態(tài)為一般連鎖（例級間溫度，級間壓力）,連鎖發(fā)生時,控制先卸載壓縮機后停主電機,運行“STOPING”停機邏輯。 　　按下現(xiàn)場控制盤的“STOP”鍵將激活停機程序，進入“STOPING”狀態(tài)，壓縮機會卸載并停機。 　　５.控制模式的討論 　　系統(tǒng)提供三種控制模式以響應不同用戶需要。分為AUTO-OFFLINE，AUTO-STANDBY，AUTO-UNLOAD。其控制過程相同，但是對管網(wǎng)用氣量變化的響應不同。 　　5.1 .AUTO-OFFLINE 系統(tǒng)檢測系統(tǒng)壓力與排氣壓力的壓差，當該值超過止回閥設定值時，機組進入卸載操作，運行于圖一的位置。當系統(tǒng)壓力低于設定值時機組復載。 　?。?2 .AUTO-STANDBY 該模式下如判別情況１發(fā)生，壓縮機不會卸載而是調節(jié)放空閥保持排氣壓力穩(wěn)定于系統(tǒng)壓力值減去標準模式偏移量 5.3 .AUTO-UNLOAD 放空閥為非調節(jié)閥，只能全開全關，不適應空分工藝。 　?。?內部參數(shù)的整定 　　考慮外部條件對機組的影響，其控制基于幾個基本參數(shù)。 　?。?HEAD：基于排氣壓力，進口溫度和級間溫度由軟件進行計算的計算值。用于喘振測試，指示穩(wěn)定壓力機頭下的喘振點。 　?。?流量：基于電機電流和HEAD計算值。 　?。?SURGE CONTROL OFFSET 控制軟件會根據(jù)喘振測試結果建立喘振曲線的數(shù)學模型。該偏移量疊加于喘振線作為進口閥在最小流量狀態(tài)下的控制線，進口控制器用該變量作為最小流量控制，避免機組進入喘振區(qū)。 　　４.SURGE SAFETY OFFSET 同控制偏移，該值疊加于喘振線作為放空閥的控制值，如運行中達到該值，則放空閥快速反應全部打開，機組脫離喘振區(qū)。 　?。?SURGEWATCH TRIP 當喘振監(jiān)視值接近該值時會定義為發(fā)生一次喘振（可能機組并未有異常），喘振檢測計數(shù)器進行計數(shù)，并且系統(tǒng)會將原始喘振曲線進行修正，各控制線向右推移，提高機組安全系數(shù)。 　　7 .調試與運行存在問題的處理 　　１.增壓機組空載調試運行非常平穩(wěn)，可是與空分連動時出現(xiàn)二級出口壓力的大幅波動，并有加載卸載的波動現(xiàn)象。而對膨脹機來說，要求其進氣壓力需要非常穩(wěn)定。 通過對Gain（增益）對控制回路調節(jié)性能的影響進行分析如圖四。我們認為影響因素有兩個：一是放空系統(tǒng)壓力，建立壓力的過程或正常運轉的過程中，如其Kp值小，會使得System Pressure 與實際產(chǎn)生很大的誤差，無法達到設定值。二是最小流量設定，如其Kp值過大，使得實際反應之流量曲線振幅過大或發(fā)散，導致 　　Kp值過小 　　Kp值過大 　　圖四　Kp值對控制回路調節(jié)性能的影響 　　實際流量到達Surge Safety點，回流閥打開。為此我們對二級的防空閥系統(tǒng)壓力控制回路之Kp值由１.2改為1.8，最小流量控制回路之Kp值有0.08 下調為0.03。二機系統(tǒng)壓力不穩(wěn)與回流閥突然打開的現(xiàn)象不再出現(xiàn)。 　　２.空壓機組存在喘震計數(shù)不斷增長的問題，導致其控制曲線不斷右移，進口閥進入最小流量控制狀態(tài)，放空閥被迫打開，致使電耗的升高同時空分進氣在分子篩不同的工作過程壓力的不穩(wěn)定，影響了工藝的運行。其原因如下：一是儀表的錯誤信號，二是外部環(huán)境的改變機組無法適應，檢測到喘震，三是喘震檢測敏感度太高，機組并未進入喘震而程序誤判斷，四是內部參數(shù)組態(tài)設置不合適或內部程序出現(xiàn)問題。通過長期觀察機組的運行喘震計數(shù)增加時機組運行平穩(wěn)，外部環(huán)境也無大的改變，電流及功率值變化亦非常的小。基本可排除前兩個原因。因其內部組態(tài)在機組運行是不能進行修改，我們對其SURGEWATCH TRIP值進行修改，適當放大其值喘震的計數(shù)速度有所減緩，后又利用停機的機會對喘震監(jiān)視值的組態(tài)進行了修改，喘震計數(shù)值不再增加，機組運行平穩(wěn)。 　 作者單位：青島鋼鐵 　 地址：青島鋼鐵氣體有限公司 ?。玻叮叮埃矗场? Email：yanghaizhe@163.com