催化裂化装置四机组联锁保护控制系统分析（上）
日期：2008-9-19 8:25:01 来源：中国自动化网
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摘要：
经过多方调研，吸取了各四机组用户运行的经验， 总结了 天炼 催化能量回收四机组的 机组 启动、运行、联锁、保护控制的方案及措施。
关键词：
机组 启动 运行 联锁 保护控制
1、引言
天炼 催化能量回收四机组 是由轴流式烟气轮机，简称：烟机（西安航空发动机公司）、轴流静叶可调式主风机，简称：主风机（陕西鼓风机厂）、蒸汽轮机，简称：汽轮机（杭州汽轮机厂）和同步电动 / 发电机，简称：电机 / 发电机（北京重型电机厂），能量回收四机组组成（简称：“ 四机组 ”） < 如图一 > 。机组是催化裂化装置生产的核心，为保证机组 系统 可靠、安全，除硬件做了必要的修改和更换外，还对机组启动、 运行时的机组保护及联锁控制系统 做了最后完善。下面将逐一进行分析 :
2、四机组启动及运行分析
大型机组启动时，由于人为因素，可能忽略一些必要启动条件就开机，造成重大设备事故。为防止人为事故发生，编制了“启动程序”。操作员必须按启动条件启机，否则禁止启动。机组启动条件如下：
2.1、润滑油压力正常
机组启动前，转子必须要盘车。盘车时轴与轴瓦之间必须要有足够的油膜产生，否则机组转动时将产生抱轴。建立油膜可通过调整润滑油压力使系统发出“润滑油压力正常”信号，再调整去各轴瓦的进油量即可。
润滑油泵一般分为主油泵和辅助油泵，我厂主油泵采用汽轮油泵，其目的是在晃电瞬间，保证润滑油压力正常。当主油泵蒸汽压力不足，润滑油压力降低到 0.1MPa时，辅助电油泵自动启动，确保润滑油压力系统正常。
考虑到润滑油泵在切换时可能产生润滑油压扰动，造成机组停机，为此，润滑油压力过低联锁信号延时 5秒钟。
2.2、调节油压力正常
汽轮机的调节汽门和主汽门是由调节油压控制，当调节油压力低于 0.48MPa时，主汽门自动关闭造成汽轮机停机。
调节油压与润滑油压的油泵系统公用，因此，油泵自启系统相同。调节油压采用智能变送器就地调节，取代原来气动就地调节器，避免了人为因素造成油压波动。变送器采用 smar智能变送器，它具有给定值设定和PID参数整定功能，用它可实现变送器就地自动调节，确保调节油压力正常。
2.3 、润滑油冷油器油温正常
保证润滑油冷油器出口温度就是为了更好地建立起油膜，当油温低于 20 ℃时，需要用电加热器加热至 20 ℃以上，否则机组禁止启动。
2.4 、动力油压正常
动力油作用是驱动轴流风机静叶的油缸使静叶旋转，当动力油压过低时，由于没有足够的动力驱动静叶旋转，也就无法改变主风机风量。
保证动力油压正常，采用两台可互为切换的电动油泵组成，运转泵为主油泵，备用泵为辅助油泵，当动力油压低于 11MPa 时，自动启动辅助油泵。
考虑到 动力油 泵在切换时，可能产生油压扰动，造成机组停机。为防止停机，去动力油压过低联锁信号（ 9Mpa）需延时5秒钟。
2.5 、机组盘车解锁
盘车目的是防止转子自由弯曲，特别是机组紧急停机时，温度较高，更需要盘车。当机组 0 转速、主汽门关闭并且润滑油压力正常时，按“允许盘车”指令按钮，盘车油泵运转，盘车开始，并产生机组盘车联锁信号。在启机前，按“机组盘车停止”指令按钮，使盘车油泵和盘车都停止并产生“机组盘车解锁”信号。
2.6 、逻辑试验解锁
采用逻辑试验系统目的是在机组停机状态下，仪表控制系统不受联锁条件约束。逻辑试验系统由四个或门组成：
? 逆流试验
? 放空阀投自动试验
? 自动操作试验
? 止回阀释放试验
以上任意一个试验开关在试验状态，相应的功能即可做试验动作，试验结束后，任意一个试验开关在试验状态都会影响启机，所以必须将全部逻辑试验开关放在解除位置上。
机组允许启动必须满足上述 6 条，并且还必须满足以下，机组“工艺系统启动条件”：
2.7 、工艺系统启动条件
a 、烟机入口蝶阀关闭或将开关拨到三机组运行
b 、主风机静叶关闭
c 、主风机放空阀全开
d 、主风机止回阀关闭
e 、存储器复位
??? 满足上述 5 条且满足汽轮机主汽门关闭，此时真正产生“机组允许启动”指令，相应产生“允许主电机合闸”和“汽轮机电磁阀打开”指令，启动程序结束，此时允许机组启动。
2.8 、手轮启动调速器
启动危急保安器，建立二次油压 0.08MPa ，调整调速器手轮使速关油压达到 0.14MPa 时，转子开始转动，用手轮调整转速到 5300rpm 时，切换到 PLC 系统的汽机增负荷控制，按“增负荷”按钮使转速达到额定转速 5887rpm 的 98% 时（ 5767rpm ） , 按“电机启动”按钮，同步电动 / 发电机投力，此时机组转速 5887rpm 为同步电动 / 发电机转速。
按“自动操作”按钮，产生自动操作信号，此时，调节器解锁。
3 、防喘振控制方案分析
防喘振控制方案 < 如图二 >, 其中 PT-021 风机出口压力； PdT-021 风机喉部差压，正比于轴流风机流量 F(P,T) ； TE021 风机入口温度，用来校正风机喉部差压 PdT-021 , 当在某一压力 P1 时，实际流量值大于 F(P,T) ，说明风机处于正常工况范围内运行，防喘振控制系统不发生调节作用（放空阀关闭）；在某一压力 P1 时，实际流量小于 F(P,T) ，风机运行工况点处于喘振区，防喘振阀（放空阀）根据防喘振调节器（ ECU-100 ）阀开度使压力降低，防止喘振发生 < 如图三 > 。
当转速正常，由于风机喉部差压低（流量低），或设备老化使喘振线下移，造成喘振时，喘振计数器将记录下喘振次数，延时 3 秒钟后，逆流信号报警。如果不及时处理，再经过 5 秒钟将产生持续逆流，机组停机。
如果机组发生喘振，喘振次数最多 5 次，问题解决后要及时按“放空阀复位”按钮，使放空线复位。
当机组安全运行或紧急停机时，自保联锁系统 PLC 将控制放空阀的电磁阀使放空阀立即全开。
防喘振控制系统参数 PA1~PA16 设置： PA1=0.10 ； PA2=0.16 ； PA3=0.41 ； PA4=0.50 ； PA5=0.53 ； PA6=0.56 ； PA7=0.60 ； PA8=0.625 ； PA9=0.625 ； PA10=0.625 ； PA11=0.625 ； PA12=0.07 当大于防喘振线欲度 PA12 时放空线下移，防止因设备老化使放空线下移，造成喘振，下移最多 5 次； PA13=2.23 温度补偿； PA14=2.88 温度补偿； PA15=0.05 逆流设定； PA16=0.01 快开慢关设定，当 PA16 ↑快开； PA16 ↓慢关，逻辑控制图略。
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经过多方调研，吸取了各四机组用户运行的经验， 总结了 天炼 催化能量回收四机组的 机组 启动、运行、联锁、保护控制的方案及措施。
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关键词：
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机组 启动 运行 联锁 保护控制
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1、引言
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天炼 催化能量回收四机组 是由轴流式烟气轮机，简称：烟机（西安航空发动机公司）、轴流静叶可调式主风机，简称：主风机（陕西鼓风机厂）、蒸汽轮机，简称：汽轮机（杭州汽轮机厂）和同步电动 / 发电机，简称：电机 / 发电机（北京重型电机厂），能量回收四机组组成（简称：“ 四机组 ”） < 如图一 > 。机组是催化裂化装置生产的核心，为保证机组 系统 可靠、安全，除硬件做了必要的修改和更换外，还对机组启动、 运行时的机组保护及联锁控制系统 做了最后完善。下面将逐一进行分析 :
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2、四机组启动及运行分析
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大型机组启动时，由于人为因素，可能忽略一些必要启动条件就开机，造成重大设备事故。为防止人为事故发生，编制了“启动程序”。操作员必须按启动条件启机，否则禁止启动。机组启动条件如下：
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2.1、润滑油压力正常
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机组启动前，转子必须要盘车。盘车时轴与轴瓦之间必须要有足够的油膜产生，否则机组转动时将产生抱轴。建立油膜可通过调整润滑油压力使系统发出“润滑油压力正常”信号，再调整去各轴瓦的进油量即可。
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润滑油泵一般分为主油泵和辅助油泵，我厂主油泵采用汽轮油泵，其目的是在晃电瞬间，保证润滑油压力正常。当主油泵蒸汽压力不足，润滑油压力降低到 0.1MPa时，辅助电油泵自动启动，确保润滑油压力系统正常。
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考虑到润滑油泵在切换时可能产生润滑油压扰动，造成机组停机，为此，润滑油压力过低联锁信号延时 5秒钟。
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2.2、调节油压力正常
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汽轮机的调节汽门和主汽门是由调节油压控制，当调节油压力低于 0.48MPa时，主汽门自动关闭造成汽轮机停机。
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调节油压与润滑油压的油泵系统公用，因此，油泵自启系统相同。调节油压采用智能变送器就地调节，取代原来气动就地调节器，避免了人为因素造成油压波动。变送器采用 smar智能变送器，它具有给定值设定和PID参数整定功能，用它可实现变送器就地自动调节，确保调节油压力正常。
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2.3 、润滑油冷油器油温正常
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保证润滑油冷油器出口温度就是为了更好地建立起油膜，当油温低于 20 ℃时，需要用电加热器加热至 20 ℃以上，否则机组禁止启动。
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2.4 、动力油压正常
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动力油作用是驱动轴流风机静叶的油缸使静叶旋转，当动力油压过低时，由于没有足够的动力驱动静叶旋转，也就无法改变主风机风量。
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保证动力油压正常，采用两台可互为切换的电动油泵组成，运转泵为主油泵，备用泵为辅助油泵，当动力油压低于 11MPa 时，自动启动辅助油泵。
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考虑到 动力油 泵在切换时，可能产生油压扰动，造成机组停机。为防止停机，去动力油压过低联锁信号（ 9Mpa）需延时5秒钟。
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2.5 、机组盘车解锁
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盘车目的是防止转子自由弯曲，特别是机组紧急停机时，温度较高，更需要盘车。当机组 0 转速、主汽门关闭并且润滑油压力正常时，按“允许盘车”指令按钮，盘车油泵运转，盘车开始，并产生机组盘车联锁信号。在启机前，按“机组盘车停止”指令按钮，使盘车油泵和盘车都停止并产生“机组盘车解锁”信号。
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2.6 、逻辑试验解锁
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采用逻辑试验系统目的是在机组停机状态下，仪表控制系统不受联锁条件约束。逻辑试验系统由四个或门组成：
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? 逆流试验
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? 放空阀投自动试验
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? 自动操作试验
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? 止回阀释放试验
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2.7 、工艺系统启动条件
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a 、烟机入口蝶阀关闭或将开关拨到三机组运行
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b 、主风机静叶关闭
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c 、主风机放空阀全开
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d 、主风机止回阀关闭
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e 、存储器复位
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??? 满足上述 5 条且满足汽轮机主汽门关闭，此时真正产生“机组允许启动”指令，相应产生“允许主电机合闸”和“汽轮机电磁阀打开”指令，启动程序结束，此时允许机组启动。
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2.8 、手轮启动调速器
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启动危急保安器，建立二次油压 0.08MPa ，调整调速器手轮使速关油压达到 0.14MPa 时，转子开始转动，用手轮调整转速到 5300rpm 时，切换到 PLC 系统的汽机增负荷控制，按“增负荷”按钮使转速达到额定转速 5887rpm 的 98% 时（ 5767rpm ） , 按“电机启动”按钮，同步电动 / 发电机投力，此时机组转速 5887rpm 为同步电动 / 发电机转速。
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按“自动操作”按钮，产生自动操作信号，此时，调节器解锁。
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3 、防喘振控制方案分析
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防喘振控制方案 < 如图二 >, 其中 PT-021 风机出口压力； PdT-021 风机喉部差压，正比于轴流风机流量 F(P,T) ； TE021 风机入口温度，用来校正风机喉部差压 PdT-021 , 当在某一压力 P1 时，实际流量值大于 F(P,T) ，说明风机处于正常工况范围内运行，防喘振控制系统不发生调节作用（放空阀关闭）；在某一压力 P1 时，实际流量小于 F(P,T) ，风机运行工况点处于喘振区，防喘振阀（放空阀）根据防喘振调节器（ ECU-100 ）阀开度使压力降低，防止喘振发生 < 如图三 > 。
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当转速正常，由于风机喉部差压低（流量低），或设备老化使喘振线下移，造成喘振时，喘振计数器将记录下喘振次数，延时 3 秒钟后，逆流信号报警。如果不及时处理，再经过 5 秒钟将产生持续逆流，机组停机。
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如果机组发生喘振，喘振次数最多 5 次，问题解决后要及时按“放空阀复位”按钮，使放空线复位。
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当机组安全运行或紧急停机时，自保联锁系统 PLC 将控制放空阀的电磁阀使放空阀立即全开。
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防喘振控制系统参数 PA1~PA16 设置： PA1=0.10 ； PA2=0.16 ； PA3=0.41 ； PA4=0.50 ； PA5=0.53 ； PA6=0.56 ； PA7=0.60 ； PA8=0.625 ； PA9=0.625 ； PA10=0.625 ； PA11=0.625 ； PA12=0.07 当大于防喘振线欲度 PA12 时放空线下移，防止因设备老化使放空线下移，造成喘振，下移最多 5 次； PA13=2.23 温度补偿； PA14=2.88 温度补偿； PA15=0.05 逆流设定； PA16=0.01 快开慢关设定，当 PA16 ↑快开； PA16 ↓慢关，逻辑控制图略。
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