TRISEN公司ITCC技术

什么是ITCC？•ITCC是“IntegratedTurbine&CompressorControl”的英文缩写，翻译成中文即为综合透平压缩机组控制。它的意思是由一套安全过程控制系统来完成对整个机组，包括蒸汽透平、压缩机及辅助设备如油路系统、密封系统、冷凝系统等的控制，它既实现机组的控制，又为机组的长周期运行提供保障传统的压缩机组控制模式（分散型）L/OS/OSystemGovernorLocalPanelDCSSurgePLCGatewayESDVibrationITCC压缩机组控制模式（综合一体化型）L/OS/OSystemIntegratedControllerDCSVibrationLocalMMIEngineerWorkstationOperatorConsoleITCC的优势ITCC对机组实现的是综合一体化的控制，系统的安全性与可靠性高；ITCC为专业化机组控制系统，具有专利性的机组控制软件包，提高机组的运行性能；ITCC灵活可变的规模将为系统的扩建提供极大便利并有效降低扩建成本；ITCC具有良好的人机界面将显示动态工作点、流程图、报警指示等内容，并将为操作人员提供更便利、准确的操作条件；ITCC是综合一体化的控制模式避免了分散型模式控制的不便因素：分散系统之间的连接与通讯延迟造成的数据的阻塞；DEH技术DEH技术ITCC的优势ITCC可降低（系统采购）成本ITCC可降低工程费用ITCC降低安装费用ITCC减少安装空间ITCC降低现场仪表费用ITCC减少维护时间及费用ITCC减少停车次数，提高企业效益TRISEN提供的ITCC——TS3000TS2000系统是基于TRISENTMR硬件平台的综合透平压缩机一体化控制的安全控制系统；L/OS/OSystemIntegratedControllerDCSVibrationLocalMMIEngineerWorkstationOperatorConsoleTS2000与其他机组控制方案的比较控制目标控制功能控制回路的响应速率服务的范围DCS常规过程控制有时被用来实现与机组有关的性能控制，如简单的串级控制；无专业控制策略和方案采样速率200ms左右；秒级的执行速率；不能满足压缩机组高速控制的要求按照工艺要求组态；难以实现机组的精确控制方案和组态PLC+回路控制器能够实现各自目标无法实现多回路之间的联耦和解耦控制，一旦系统本身故障，很难排除，更不能在线排除速度虽可以满足，但已被扰动，经常出现各自为政的现象，尤其通讯会有阻塞由于是不同厂家产品，服务往往难以协调TS2000真正的全机组控制，在控制系统本身具有高可靠性的基础上，最大限度地提高系统的可用性，包括对现场回路的监测包括机组本身的安全保护逻辑、透平机械特殊控制（喘振、调速、阻塞等），还有成熟的结合工艺过程的性能控制毫秒级的采样速率，可固定的执行速率，机组控制回路一般小于50ms,最快达到20ms，系统还具有事故追忆提供从测量元件、防喘振阀的计算选型，到机组保护控制和监测的系统组态和集成，到对装置过程控制的解决方案，甚至于负责性能和喘振试验ITCC控制关键控制回路压缩机防喘振控制压缩机机组速度控制机组性能控制机组联锁保护（安全控制系统+超速保护）什么是喘振？如何防喘振？喘振——它是压缩机的一种固有的特性，它反映在当压缩机的流量减少到某一数值时，压缩机出现的极不稳定现象，它会引起机组的剧烈震动，从而造成叶轮的断裂，压缩机密封的损坏的可能。喘振周期的时间工作点从稳定到激增小于50毫秒一个完整的喘振周期大概从0.5至3秒时间，这取决于压缩机的大小，也会受到管网的影响。喘振控制的策略喘振控制的策略（续一）喘振控制的策略（续三）•策略六：可对喘振曲线进行检测，并进行相应调整；•策略七：具有SOE功能，准确分析事件原因；•策略八：可实行手段、半自动或全自动操作；汽轮机速度控制策略ITCC具有精确的速度测量——专门的测速模块，测量精度达到0.01%平稳越过临界速度控制可实现多段暖机对测速探头及测速值进行筛选判断汽轮机速度控制策略•1）调节阀开度限制•2）功率限制•3）超速保护控制（OPC）•4）DEH中的超速保护（2/3）•5）三取二的超速保护（外设）•6）加速度限制保护汽轮机速度控制回路输出实行PID控制速度的设定点/目标点都将转换到至升速曲线上，汽轮机升速将按照预定的升速速率升速；采用较快的升速速率平稳越过临界转速区，无论在任何一种操作状态下；PID控制包含：–机组性能控制–抽汽控制PID参数可在线设定与修改人机接口功能•1）操作员站•2）工程师站•3）SOE站•4）辅助操作台通讯功能蒸汽透平的PID控制SetpointMeasurementOutputSpeedPIDSetpointMeasurementProcessPID(3600-3900RPM)汽轮机控制方式完全的全自动起动操作员按一个按钮，ITCC系统将平滑起动、加速至机组最小运转转速半自动起动操作员灵活地切换自动启动与手动起动模式，提高或降低转速设定点全手动操作员手动按动升速或降速按钮，进行汽轮机的升速或降速，此时是对按动次数的设定；汽轮机起机曲线（由汽机厂提供）SpeedTimeWarmupTimeWarmupSpeedCriticalSpeedBandMinimumSpeedOperatingSpeedOverspeedTest汽轮机顺控策略Sequencemode方式设定Description描述0Shutdown停机1ReadytoStart(Standby)准备启动2Warmup暖机3Acceleration升速4Run(Noloadratedspeedtomaximumcontrolspeed)正常操作5OverspeedTripTest超速试验ITCC控制•TS2000在化肥行业的应用化肥机组•空气压缩机/汽轮机(燃机)•原料气压缩机•氮压机----渣油/煤•氧压机(泵)•合成气压缩机•二氧化碳压缩机•氨冷冻压缩机(冰机)特点:•都是离心式,汽轮机驱动,变负荷,多缸串联,复杂,故障危害害严重.化肥行业概述•化肥厂一般有合成氨、尿素厂，还有复合肥料几类厂。这些厂大多以天然气为原料，还有部分厂以石脑油为原料，或者以煤为原料。这些厂中使用的工艺气体压缩机几乎都是透平式压缩机。以天然气为原料的合成氨厂有四台压缩机，它们是原料气、空气、合成气（氮氢混合气）压缩机和冰机（氨冷冻压缩机），如果是尿素厂再有一台二氧化碳压缩机。以煤为原料的山西化肥厂的合成氨装置中共有八台压缩机，它们是空气、氧气、氮气、合成气、甲烷、硫化氢、冰机和二氧化碳压缩机；硝酸装置中有空气压缩机、氧化氮压缩机和蒸汽透平、尾气透平串联在一起的所谓“四合一”机组两套；硝酸磷肥的冰机和CO2压缩机。这些压缩机一般由汽轮机驱动，也有燃气轮机驱动的如以天然气为原料的化肥厂空压机。化肥机组102J机组化肥机组合成气机组化肥机组:105J机组化肥机组CO2机组合成气压缩机•合成气压缩机担负两个任务：•一是将氮、氢混合气（也叫新鲜合成气）加压；•二是给来自合成经过反应的气体（也叫循环气）增压。•这两部分气体可以分别加压，然后在气缸外混合送入下一工序（即所谓缸外混合流程），法国型及日本型装置采用此种流程，美荷型装置所采用流程是把循环气和新鲜气在气缸内混合后一起进入循环级压缩到合成压力，然后送到下道工序（即所谓缸内混合流程）。过去许多厂都设一台循环气压缩机，现代化大型氨厂采用高压离心压缩机后，用一级叶轮就可以完成循环气的增压任务，此种合成气压缩机完成相当于新鲜合成气和循环气两台压缩机的任务。合成气压缩机流程图合成气压缩机主要控制•速度控制：压缩机性能调节采用变转速调节，由压力调节回路感测合成气压缩机进口压力来控制凝汽式汽轮机的蒸汽进汽量，调节压缩机转速，以保持进口的气体压力恒定。•防喘振控制：避免压缩机在启动和运转中产生喘振，该压缩机共有三条防喘旁通回路：一条是防止低压缸喘振回路。一条是防止高压缸喘振回路。另一条是除了防止循环段喘振外，还有调节合成回路循环气量的作用。以上三个旁通阀在压缩机开车及停车之前都要打开，使气体循环以防止喘振。合成气压缩机氨冷冻压缩机氨冷冻压缩机控制•转速控制：压缩机由汽轮机驱动，机组采用变转速调节，其转速由压力调节回路来调节。•喘振控制：氨压缩机有四条防喘振回路，设有四个相应的防喘振控制器控制的防喘阀，可自动或手动控制从压缩机出口直接返回各闪蒸槽（即压缩机各段入口）的流量，分别用来保护高压缸第二段、高压缸第一段以及低压缸防止喘振的发生。所有回流气体都经过闪蒸槽，并在闪蒸槽内得到冷却，防止不经冷却而循环压缩使气体温升太高。在全厂开车阶段，各闪蒸槽尚未建立起液面时，有专用的制冷液氨线送液氨到各闪蒸槽，以冷却回流气体。•所有液氨受槽或闪蒸槽都有温度指示、液面指示报警及液面开关。当液面过高时发生报警，当液面高到危险程度时，迫使压缩机停车。•压缩机各段的气体出、入口管线上都装有温度和压强指示。而在高压缸出口处装有高温报警，当出口温度大于163℃时发出报警信号CO2压缩机二氧化碳压缩机•二氧化碳压缩机是尿素生产中的关键设备。在美荷型装置中。其任务是把来自合成氨厂或车间脱碳工序的CO2从常压加压到137.34*105Pa，送入汽提塔。CO2在汽提塔中处于加热状态下，将来自尿素合成塔的尿素熔融物（包含有尿素、水、甲铵及氨等反应物）中的大部分甲铵分解成NH3和CO2，并重新送回尿素合成塔。•压缩机的进气压力取决于合成氨车间的操作情况，一般有少量波动。所以进气管上的压力调节与汽轮机的调速相连，当CO2入口压力升高时，就发出增加转速的信号，增加压缩机转速。反之，则发出减速信号，减少转速，通过变转速调节来稳定入口压力。压缩机也可用手动调节器来改变转速CO2压缩机CO2压缩机CO2压缩机空气压缩机乌石化二化肥机组控制系统改造•30万吨/年合成氨,50万吨/年尿素,布朗的工艺•C2:合成气压缩机组背压式新比隆•C4:天然气压缩机组冷凝式(注汽)新比隆•原系统配置:505调速器MOORESD352防喘振•控制器西门子PLC问题:505与PLC工作不正常,经常误停车,防喘振控制器不能投自动。解决方案:采用一套TS2000控制系统2套3500系统2台操作站1个辅操台乌石化一化肥机组控制系统改造•C1:空气压缩机组GE燃气轮机新比隆•C3:氨冷冻压缩机组电机拖动新比隆•102J:CO2压缩机组单抽式A汽轮机新比隆•103J/301J:氨/甲氨泵A/B往复式•原系统配置:505调速器MOORESD352防喘振控制器•西门子PLCMARKV••以上压缩机组单独采用一套TS2000控制系统3套3500系统3台操作站1个辅操台•每台操作站均可对所有机组进行控制康吉森的客户Elliott/EbaraDresser-RandShinNipponMachineryMitsubishiHeavyIndustriesShenyangBlowerWorksSulzurPumpsGmbHKawasakiHeavyIndustriesBharatHeavyElectricalLtd.ExxonMobilShellDowChemicalCo.FirstEnergyEastmanChemicalChevronInternationalPaperPetroChinaPDVSAImperialOilConsolidatedEdisonRelianceIndustriesLtdAirLiquideSPICIndiaHyundaiPetrochemicalWeyerhaeuserPaperPEMEXNovaChemicalsBPAmocoPetronasSaudiAramcoSABICTembecPaperEmpresaColumbia