汽轮机驱动氮压机组仪控系统的设计

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

Design and economical analysis of instrument control system ofturbine-driven nitrogen compressor setYu Zeke，Zhu Xiaoping，Wang Qiubin(Designing Institute，Hangzhou Hangyang Co.，Ltd.，Hongyuan Building，592 North Zhongshan Road，Hangzhou 310014，Zhefiang， R.China)Abstract：Here，the technical process of turbine-driven nitrogen compressor set，technical features of the ITCCsystem，and the compositions of instrument control system for nitrogen compressor set based on ITCC system controlare bried。

Keywords：Nitrogen compressor；Centrifugal compressor；Control system：ITCC system ；Turbine；Driving mode在现代空分设备流程 中，氮气透平压缩机(以下简称：氮压机)是十分常见的动设备之-，氮压机-般由电机驱动，采用 DCS或 PLC系统控制。在杭氧出口越南的32000 m /h空分设备中，氮压机由汽轮机驱动，采用 ITCC系统作为控制系统，这-组合在已投运的国内外空分设备中并不多见。

1 氮压机组的工艺流程汽轮机-端直接连接氮压机的低压端，另-端则通过齿轮箱连接中压端。正常运行时，氮气进低压端的压力为 l5.4 kPa，低压端 的排气压力为0.65 MPa；低压端出来的氮气-股用于抽气，另-股去中压端继续增压；氮气出中压端-段的压力为2.0 MPa，其中-股作为抽气，另-股进二段继续压缩。氮气最终出中压端二段的压力为 3.65 MPa。

2 ITCC系统技术特点ITCC系统采用 由美 国 Triconex公司开发 的TRICON系统，具有高容错能力，其技术特点主要体现在10个方面。

(1)提供三重模件冗余结构，三个完全相同的分电路各 自独立地执行控制程序 (如图 2所示 )。

收稿日期：2012-07-07作者简介：俞泽科，男，1984年生，工程师，2007年毕业于西华大学自动化专业，现在杭州杭氧股份有限公司设计院从事空分设备仪控系统的开发、设计工作。

· 49 ·图1 氮压机组工艺流程示意图口图2 TRICON系统三重模件冗余结构控制程序简图(2)能支持多达 118个 I/O模件 (模拟的和数字的)和选装的通信模件，通信模件可 以与MODBUS主机和从属机连接，或者和 FOXBORO与HONEYWELL分布控制系统 (DCS系统)、其他在Peer.to.Peer网络 内的各个 TRICON系统 以及在TCP/IP网络上的外部主机相连接，如图3所示。

(4)能够现巢装，可以现场在线进行模件级的安装和修复工作，而不需打乱现秤线。

(5)可以支持位于远离主机架 12 km以内的· 50·远程 I/O模件。

(6)利用基于 Windows NT系统的编程软件完成控制程序的开发及调试。

(7)在输入和输出模件内备有智能功能，减轻主处理器的工作负荷。每个1/O模件都有三个微处理器。输入模件的微处理器对输入信号进行过滤和修复，并诊断模件上的硬件故障；输出模件的微处理器对输出数据的表决提供信息，通过输出端的反镭路电压检查输出状态的有效性，并诊断现场线路的问题。

工程师站 操作员站ITCC系统 ：DCS系统I： 工程师站膘 作员站图 3 ITCC系统与 DCS系统连接示意图(8)提供全面的在线诊断，并具有修理能力。

(9)可以在 TRICON系统正常运行时进行常规维护而不中断控制过程。

(10)对 I/O模件提供 热备”支持，可用在某些不能及时提供服务的关键诚。

TRICON系统由于具有以上这些优点，能够为机组提供更加完善的控制方法和更加安全的运行保障。

3 氮压机组仪控系统构成氮压机组的仪控系统主要包括五个方面：测振系统、测速系统、ITCC系统、机旁柜和其他仪表。

测振系统为本特利 990系列 ，包括测振探头、延长电缆、前置变送器等设备。由测振探头测量的振动位移信号最终由前置变送器转化成4～20 mA的标准信号，直接输入 ITCC系统显示并参与机组联锁逻辑。

测速系统主要由测速探头和转速表组成，信号由测速探头测量，然后经转速表显示，同时也将信号转化成4～20 mA的标准信号，输入 ITCC系统显示并参与机组联锁控制逻辑。

ITCC系统 的作用是负荷调节，防喘振控制，汽轮机的调速控制，超速保护，机组内部各单元设备的回路控制、程序控制及联锁控制，机组内部单元设备中的仪表和执行机构 (如阀门)的集中显示控制等∩以通过 ITCC系统操作站对机组内部单元设备进行远程启/停和操作，也可以通过ITCC系统操作站对机组内部单元设备进行监控和报警。

机旁柜的主要作用是就地显示机组的-些重要工艺参数和油路系统设备的就地控制，最为重要的- 个作用是就地急停整个机组。

其他仪表包括调节阀、变送器、压力表、铂热电阻和压力差压开关等，这些仪表都十分常见，具体作用不再赘述。

4 结束语采用汽轮机驱动氮压机组这-形式虽然初期投资成本会略高于电机驱动，但是因为工厂有富余蒸汽，正式投运后的长期运行成本必定远远低于电机驱动；而且由 TRICON系统作为机组的控制系统，使机组稳定运行有了非常安全的保障。随着石油、化工、冶金等工业的发展，以及节约能源的需要，汽轮机已经得到广泛的应用；而且随着现代工业生产朝大型化、高效化的方向发展，汽轮机的蒸汽参数和功率等级范围将相应地得到提高。因此，采用汽轮机驱动将成为今后工业生产中节能降耗的利器。