离心式氧气压缩机控制系统设计

发布时间：2017-06-03 09:00

  本文关键词：离心式氧气压缩机控制系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：离心式压缩机组主要通过叶轮高速旋转产生离心力来压缩气体已广泛应用于冶金、化工、电力、石油、医药和食品等工业部门。随着离心式压缩机技术不断发展,其结构越来越复杂、运行功率越来越大,导致离心式压缩机防喘振控制、性能调节、安全保护控制方案要求也越来越高,如何控制离心式压缩机安全稳定运行是我们需要面对的重要课题,研究离心式压缩机组的控制方案并实现对应的控制系统软硬件平台,是压缩机组在多工况下高效、安全、自动、稳定运转的重要保障,具有显著的社会效益和经济价值。本文针对某空分装置中离心式氧气压缩机组的上述控制重点、难点,提出了集离心式氧气压缩机润滑油路系统控制、密封系统控制、轴系及气路参数监测系统控制、调速控制、防喘振控制、紧急喷氮控制为一体的整体控制方案,在Rockwell公司生产的ICS控制系统基础上,设计了压缩机组控制系统的三重化硬件结构和软件平台,并结合工艺运行要求,研发了控制系统功能控制软件和连锁保护逻辑,实现了在人性化、友好的操作画面下对离心式氧气压缩机组的控制过程。本文分析了离心式氧气压缩机组的固有特性,研究了离心式氧气压缩机在整个工艺流程中的作用和工作机理,基于三重化硬件结构,在实现机组运行状态在线监测的基础上,在控制系统软件中开发适用于离心式氧气压缩机组控制的专用模块,完成专用控制逻辑图设计,实现了机组防喘振控制、调速控制、紧急喷氮控制等机组控制方案,解决了离心式氧气压缩机组的安全稳定运行控制问题,提高了机组的工作效率,保证了整个装置的安全性。同时,本文还针对离心式氧气压缩机开车较为复杂的情况进行了具体分析,提出了安全的开车时序控制方案,并完善了手动和自动化操作规范及氮氧置换控制流程。经现场机组运行验证,该控制系统延长机组稳定可靠运行时间,减少停车维护,降低企业能耗,能够满足大型化工生产中离心式氧气压缩机组在不同工况下安全稳定运行的要求,对整个生产运行起到了良好的安全保障作用。
【关键词】：离心式氧气压缩机 控制系统 防喘振 紧急喷氮 开车时序 紧急停车
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH452;TP273
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 选题背景及意义12
• 1.2 离心式氧气压缩机控制技术发展现状与研究目标12-14
• 1.2.1 离心式氧气压缩机控制技术发展现状12-14
• 1.2.2 离心式氧气压缩机控制技术研究目标14
• 1.3 本文研究的主要内容14-16
• 2 离心式氧气压缩机控制方案研究16-32
• 2.1 离心式氧气压缩机组整体结构16-20
• 2.1.1 离心式压缩机工作原理和结构16
• 2.1.2 离心式氧气压缩机组工艺16-20
• 2.2 润滑油系统控制方案20-23
• 2.2.1 润滑油系统液位监测方案21-22
• 2.2.2 润滑油系统温度监测方案22
• 2.2.3 润滑油系统压力监测方案22-23
• 2.3 氧气密封系统控制方案23-25
• 2.3.1 密封系统压力监测方案23-24
• 2.3.2 密封系统差压监测方案24-25
• 2.4 离心式氧气压缩机组气路参数监测方案25-31
• 2.4.1 温度参数监测方案26-27
• 2.4.2 压力参数监测方案27
• 2.4.3 流量参数监测及调节方案27-30
• 2.4.3.1 调节方式28
• 2.4.3.2 离心式压缩机串级调节28-30
• 2.4.4 轴振动、位移参数监测方案30-31
• 2.5 小结31-32
• 3 离心式氧气压缩机操作时序和防喘振控制方案研究32-48
• 3.1 离心式氧气压缩机组操作时序方案32-38
• 3.1.1 开车操作设计32-35
• 3.1.1.1 启动联锁条件32
• 3.1.1.2 手动开车操作流程设计32-33
• 3.1.1.3 自动开车操作流程设计33-34
• 3.1.1.4 氮氧置换操作流程设计34-35
• 3.1.2 停车操作方案设计35-38
• 3.1.2.1 正常停车方案35-36
• 3.1.2.2 事故停车方案36-37
• 3.1.2.3 重事故停车及紧急喷氮处理方案37-38
• 3.2 离心式氧气压缩机喘振分析与解决方案38-47
• 3.2.1 喘振产生的现象和后果38
• 3.2.2 喘振构成因素38-39
• 3.2.3 离心式氧气压缩机预期性能曲线39-40
• 3.2.4 离心式压缩机防喘振控制方案40-47
• 3.2.4.1 目前离心式压缩机常用防喘振控制技术40-41
• 3.2.4.2 离心式氧气压缩机防喘振控制方案41-47
• 3.3 小结47-48
• 4 控制系统软、硬件设计及网络架构48-72
• 4.1 控制系统需求分析48-49
• 4.2 TMR三冗余控制系统硬件设计49-53
• 4.2.1 ICS三冗余系统49-51
• 4.2.2 机组状态监测系统51-52
• 4.2.3 超速保护装置52-53
• 4.3 氧气压缩机控制系统网络设计53-55
• 4.4 控制系统软件设计55-71
• 4.4.1 控制系统下位机软件55-56
• 4.4.1.1 控制编程软件选型与设计55-56
• 4.4.1.2 功能模块56
• 4.4.2 控制系统控制功能设计与实现56-64
• 4.4.2.1 开车逻辑设计56-58
• 4.4.2.2 报警联锁逻辑设计58-59
• 4.4.2.3 油系统控制逻辑设计59-60
• 4.4.2.4 盘车控制逻辑设计60-61
• 4.4.2.5 汽轮机调速控制逻辑设计61-63
• 4.4.2.6 防喘振控制策略63-64
• 4.4.3 控制系统上位机软件研究64-66
• 4.4.3.1 监控软件的选型与设计64-65
• 4.4.3.2 HMI功能设计65-66
• 4.4.4 控制系统上位机功能设计66-71
• 4.5 小结71-72
• 5 测试与验证72-77
• 5.1. 实现离心式氧气压缩机组安全开车操作验证测试72
• 5.2 防喘振仿真与现场实际防喘振控制对比测试72-74
• 5.3 机组安全运行及停车流程处理测试74-75
• 5.4 现场验证参数75-76
• 5.5 小结76-77
• 6 结论与展望77-78
• 6.1 结论77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-80
• 作者简历及在校期间的科研成果80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宋智民,唐静,米淑云;离心压缩机性能与喘振的预测[J];风机技术;2001年04期

2 戴金龙;离心式压缩机的调节控制系统[J];风机技术;2002年06期

3 李学青;汽轮机—离心压缩机组集成综合控制系统[J];风机技术;2003年05期

4 刘旭光，万家宏;离心式压缩机防喘振控制系统的应用[J];风机技术;1996年01期

5 彭斌,刘振全,张洪生,张成,王君;变频涡旋压缩机的研究与应用[J];兰州理工大学学报;2005年01期

6 贾聚凤,闫孟秋;轴流压缩机组液压盘车装置[J];风机技术;2000年03期

7 王志标,张早校,胡海军,姜培正;叶轮压缩机喘振的机理及防喘振策略研究[J];化工自动化及仪表;2003年02期

8 王春燕;楚耀东;吕建萍;;TS3000调速控制系统在汽轮机中的应用[J];化工自动化及仪表;2012年04期

9 王薇;论设备选型[J];设备管理与维修;2002年07期

10 张新英,杨海琰,丁丽华,金跃明;本特利3500在国产310MW汽轮机组监测系统改造中的应用[J];上海汽轮机;2003年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 陈永庆;加氢装置自动控制系统设计[D];沈阳工业大学;2006年

2 董振宁;空分控制系统的设计与实现[D];上海交通大学;2008年

3 吕立博;离心压缩机防喘振模糊控制器设计[D];东北大学;2009年

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