氧压机单、双缸运行模式切换程序设计

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

Design of changeover program of single-cylinder and dual-cylinderoperation mode of oxygen compressorZhu Xiaoping，Xie Yana，Yu Zeke(Institute ofDesign，Hangzhou Hangyang Co.，Ltd.，Hongyuan Building，592 North Zhongshan Road，Hangzhou 310014，Zhejiang，P.R.China)Abstract：In order to realize the single-cylinder and dual-cylinder operation mode of oxygen compressor fordecreasing the energy consumption， PKS system is used for configuration of changeover program of the saidoperation mode.Here，the reform of valves of oxygen compressor system is briefed，the configu ration scheme ofchangeover program and program structure are analyzed from man-machine interface，logistic interlocking andsequence control program，and the run particulars and energy-saving efects of the reformed oxygen compressor aredescribed。

Keywords：Oxygen compressor；Centrifugal compressor；PKS system；Operation mode；Single-cylinder；Dual-cylinder；Changeover program1 概 况济源杭氧国泰气体有限公司 15000 m /h空分设备配套的3TYS852 rYS68型双缸氧压机，原送氧压力为 3.0 MPa；可用户实际用氧压力要求在0.84 MPa和 3.0 MPa之间切换。以开发与节约并举，节约优先为原则，根据现场实际用氧需求，对氧压机的阀门和控制程序进行技术改造，使其运行模式可在单缸和双缸之间切换，压送的产品氧气压力在0.84 MPa和3.0 MPa间转换，实现-机多用。

在原有设备基础上，将中压旁通阀 V3302由二位式阀门改为调节阀，增加中压出口阀V3333、放空阀 V3331，在低压端和高压端问增加切断阀V3330，如图 1所示。

收稿日期：2012-07-06；修回日期 ：20124)8-23作者简介：朱晓平，男，1985年生，工程师，2007年毕业于浙江大学 自动化 (控制系)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设计工作。

· 32·氧气氮气M G低压端SV3303 SV333 11 V3315 -v V3318SV3317图 1薹SV309. 岛恂 - ---- >I(---V33093TYS852TYS68型氧压机改造后流程示意图利用霍尼韦尔 PKS系统对改造后的氧压机控制程序进行组态，最终实现了单、双缸两种运行模式的有效切换和监控，安全启、停车以及两套程序的- 键式切换模式。下面从人机界面、逻辑联锁和顺控程序三个方面对组态方案和程序结构进行解析。

2 控制系统改进设计2.1 人机界面氧压机的人机界面除流程画面外，还包括以下弹出画面：①联锁图，显示所有允许启动和停车条件；②时序图，帮助操作人员熟悉启动和停车过程；③运行图，显示顺控程序的执行状态。弹出画面分别有单缸和双缸两套画面，可通过 单缸/双缸”按钮进行切换 ：当选择为 单缸”时，弹出画面均为单缸模式的联锁图、时序图和运行图；当选择为 双缸”时，弹出画面均为双缸模式的联锁图、时序图和运行图。

除切换按钮外，其他操作按钮包括：①故障复位，氧压机发生重故障停车或喷氮停车，故障消除后再次开车前须进行故障复位确认；②准备启动，当故障联锁消除并复位后，点击确认此按钮使所有阀门自动恢复到准备启动的状态；③启动，当允许启动逻辑联锁满足时，可点击确认此按钮使氧压机启动，相关阀门按启动时序动作；④停车，点击确认此按钮后氧压机正常停车；⑤手动/自动，阀门控制方式的选择，选择 手动”时可在面板上控制阀门的动作，选择 自动”时阀门动作受程序控制。

2.2 逻辑联锁逻辑联锁仍然通过 单缸/双缸”切换按钮对两种模式的联锁条件进行区分，简化逻辑联锁如图2所示。通过切换按钮分别对启动联锁、重故障联锁和喷氮联锁进行选择，并分别送出允许启动信号、重故障停车信号和喷氮停车信号去顺控程序。

当无故障联锁并复位后，送去电控的停车信号闭合；当允许启动信号满足后等待来 自顺控的启动信号，最终送去电控的启动信号闭合后氧压机启动。

2.3 顺控程序霍尼韦尔 PKS系统的顺控程序 (SCM)具有多种处理程序 (HANDLER)，各处理程序之间的转换关系和执行优先级如图3所示。笔者根据各种处理程序的功能和组态需求，在设计中按优先级要求实现了氧压机执行的四个程序，即启动程序、正常停车程序、重故障停车程序、紧急喷氮程序。

整个顺控程序的结构如图 4所示，其中 s为STEP(执行 步骤 )，T为 TRANSITION (判断步骤)，启动和停车程序均由 单缸/双缸”切换按钮进行两种运行模式的选择。

· 33·如 ， . . -1 强m -m - -模式选择(来自按钮)兰竺三 ：. 竺三单缸启动联锁双缸启动联锁单缸重故障联锁双缸重故障联锁单缸喷氮联锁双缸喷氮联锁＆&&- - - ＆- - - &- - - &≥ l重故障信号 (去顺控 )≥ l停车信号(来 自按钮 )正常停车信号 (去顺控)≥ l喷氮停车信号 (去顺控 )启动信号(来自顺控 )苎 --1 允许启动信号 (去顺控 )复位(来 自按钮 )图2 氧压机单缸/双缸两种运行模式的简化逻辑联锁示意图s - ⑩放弃停止暂停复位中断检测主程序图3 PKS系统各处理程序之间的转换关系和执行优先级主程序通过平行执行拈 (SYNC)分为两个平行分支：分支-用于阀门控制状态的锁定，当手动/自动”切换按钮选择 自动”时，执行步骤以SCM扫描周期进行循环、以锁定阀门控制方式为程控；选择 手动”时循环被中断，阀门控制方式可通过操作面板修改为 手动”操作。分支二为准备启动和启动程序，根据操作按钮和逻辑联锁发出的信号执行启动程序，启动完成后回到起点等待下次准备启动命令。

正常停车程序通过 停车”按钮触发，重故障停车和喷氮停车程序由逻辑联锁触发。根据优先级顺序，正常停车程序执行过程中如出现重故障停车或喷氮停车条件，则程序执行重故障停车或喷氮停车，重故障停车程序执行过程中如出现喷氮停车条件，则程序转而执行喷氮停车。任-停车程序执· 34 ·＆ 启动信号(去电控 )停车信号(去电控 )行完成后，整个 SCM恢复到初始状态。

3 运行情况3TYS852TYS68型氧压机改造项 目自调试开车以来，实现了单、双缸两种运行工况的切换。在停车状态下，可根据用户用氧的需求，只要具有-定操作级别的人员通过简单的画面操作就能轻松实现单、双缸运行模式的切换，投入相应的机组保护程序。

改造后氧压机可由原来单-的只能输送高压氧气变成既能输送高压氧气又能输送中压氧气的-机多用形式。当后续设备不需要高压氧气时，可以从双缸模式转换为单缸模式，从而有效节省投资和运行成本。

s：锁定阀门为自动T：阀门手伯 动选择(来自按钮)启动顺序平行执行拈s：初始化T：准备启动信号 (来自按钮 )＆单缸模式选择 (来自按钮)T：准备启动信号 (来自按钮 )＆双缸模式选择 (来自按钮 )s：单缸准备启动步骤l I S：双缸准备启动步骤T：允许信号 (来 自联锁)＆启动信号(来自按钮 )s：单缸启动步骤启动信号 (去联锁 )T：允许信号 (来自联锁 )＆启动信号(来自按钮)s：双缸启动步骤启动信号 (去联锁 )正常停车T：正常停车信号 (来自按钮 )＆单缸模式选择 (来自按钮 )s：单缸正常停车步骤正常停车信号(去联锁 )T：正常停车信号 (来自按钮 )＆双缸模式选择 (来自按钮 )s：双缸正常停车步骤正常停车信号(去联锁)重故障停车T：重故障停车信号(来 自联锁 )＆单缸模式选择 (来 自按钮 )S：单缸重故障停车步骤T：重故障停车信号(来自联锁 )＆双缸模式选择 (来自按钮)S：双缸重故障停车步骤喷氮停车T：喷氮停车信号 (来自联锁 )＆单缸模式选择 (来自按钮)s：单缸正常停车步骤T：喷氮停车信号 (来自联锁 )＆双缸模式选择 (来自按钮 )s：双缸正常停车步骤图 4 顺控程序结构示意图经测试，氧压机高、低压端同时运行工况下主电机电流约为325 A，切换至低压端单缸运行工况下主电机 电流约为 275 A，初步测算每天可节电※ ※6480 kW ·h，-年按 350天计算 ，每年可节 电226.8万 kW ·h。按当地电价折合 ，每年可节省电费约 136万元，节能效果明显。

※黄河空分两套 1 0000 m3/h空分设备成功开车开封黄河空分集团有限公司承建的山西大土河焦化有限公司甲醇分公 司 KDON-10000/13000/320型空分设备 ，经过甲乙双方的共同努力，克服安装、调试中的各种困难 ，于 2012年进行设备的单体试车与联动试车，于 2013年1月14日启动膨胀机后，1月 16日出氧、氮。设备工况运行稳定，氧、氮纯度和产量达到合同要求。

2013年 1月13日，开封黄河空分集团有限公司为邯郸红 日冶金有限公 司提供的 KDON-10000/20000/320型空分设备 ，-次调试成功，正式 出氧、氮。性能指标如下 ：氧气产量 ≥10000 In /h，纯度 ≥99.6%02；氮气产量 ≥20000 m。/h， 纯度 ≥99.99%N2。