无极量调节在压缩机中的应用

2024年4月23日发(作者：)

过程控制实施技术　石　油　化　工　自　动　化，２００８，５：８６　

ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ　ＩＮ　ＰＥＴＲ（）＿ＣＨＥＭＩＣＡＩ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　

无极量调节在压缩机中的应用　

高　霞　同　段　

（中国石油股份有限公司辽阳石化分公司炼油厂，辽宁辽阳　ｌ１１００３）　

摘要：介绍ｒ无极量ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统在炼油厂加氢精制装置新氢压缩机上的应用，从Ｈｙｄｒ。ＣＯＭ系统的基本配置、控　

制方案、　能效果等几方面内容进行了阐述。　

关键词：无极量ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统；往复压缩机；分散控制系统；执行器　

中图分类号：ＴＰ２７２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—７３２４（２００８）０５—００８６—０３　

１　引　言　

Ｃ）通过ＲＳ一２３２接口连接１台ＰＣ机，可对　

ＣＩＵ进行组态和检测。　中国石油股份有限公司辽阳石化公司炼油厂　

１．２　Ｍｔ／ａ加氢精制装置新氢压缩机（Ｃ一１１０２Ｃ）为　

上海德莱赛兰公司的压缩机。精制装置由４台新　

氢压缩机组成，负责新鲜氢气经三级压缩送至精制　

反应系统，供加氢精制所需要的氢气，其中２台压　

缩机压缩氢气，另外２台备用。２台压缩机压缩氢　

气量远远超过加氢精制装置反应所需氢气量，而压　

ｄ）接收ＴＤＣ传感器拾取的曲轴转角脉冲信　

号以确定执行器动作的准确时间。　

缩机在原控制系统下是满负荷运行，所以剩余的氢　

气通过压缩机旁路控制阀逐级返回至一级入口，造　

成压缩机能耗大量浪费；此外，在原有控制方案下，　

操作工需要根据反应系统的压力频繁调整压缩机　

返回控制阀与反应系统进气阀的开度，增加了操作　

的难度。为克服上述两个缺点，２００６年１１月将其　

中１台压缩机（Ｃ一１１０２Ｃ）流量控制改为贺尔碧格　

公司的ＨｙｄｒｏＣＯＭ无级气量调节系统。　

２　ＨｙｄｒｏＯＯＭ系统的基本配置　

液压油站　

图１　ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统的基本配置　

２．２执行器（ＨＡ）　

ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统是专门为往复式压缩机开发　

的无级气量调节系统口］。在压缩机每个工作循环　

的压缩过程中，通过该系统所带液压执行器强制延　

ＨＡ是一组通过卸荷器对气阀产生作用的部　

件总和。由液压油站（ＨＵ）提供实现该动作功能　

所需的压力，ＣＩＵ进行控制，ＥＰＳ提供电源，图２　

迟关闭入口气阀，气缸中的一部分气体回流到吸气　

室中；人口气阀关闭以后，气缸中的剩余气体开始　

正常压缩。图１是改造ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统的基本配　

为执行器的功能简图。根据电磁阀的不同位置，执　

行器的液压活塞承受从液压装置中传递的压力或　

大气压力（常压），内置的小活塞通过顶杆驱动入口　

置图，它主要由以下几部分组成。　

２．１　计算机接口单元（ＣＩＵ）　

ＣＩＵ起到连接ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统和ＤＣＳ的作　

用。ＣＩＵ具有如下功能。　

阀卸荷器。在压缩机缸内气体处于进气回流过程　

时，对应地该止回阀关闭使液压缸内压力得以建立，　

从而顶开入口气阀。止回阀下游容积的压力和转换　

阀泄压口上游的压力大于液压装置产生的压力。　

ａ）将ＤＣＳ输出的１、２、３级控制器的模拟电　

流信号转化成作用于１、２、３级入口气阀的启与闭　

的时间信号。　

收稿日期：２００８—０５—２８。　

ｂ）将液压执行机构ＨＡ反馈的阀腔温度传递　

到ＤＣＳ，更多的传输信号，如待机、报警、出错及仿　

真等信号均通过ＣＩＵ传输到ＤＣＳ上。　

作者简介：高霞（１　９６８～），女，辽宁辽阳人，１９９２年毕业于辽　

宁工学院自动化系工业自动化仪表专业，本科学历。现任中国石油　

辽阳石化分公司炼油厂仪表车间工程师。　

第５期　高　霞．无极量调节在压缩机中的应用　

图２执行器单元的功能　

２．３　液压油站（ＨＵ）　

ＨＵ提供高液压油向ＨＡ提供动力。安装于　

油箱内的齿轮泵将液压油升压至１０．０　ＭＰａ，在液　

压油供油及回油管路上均安装有隔膜蓄能器。　

ＨＵ油压、油温在ＤＣＳ上显示，设置油压低、油温　

高、油位低报警，并设置油压低低联锁。　

２．４上死点传感器（ＴＤＣ）　

在ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统中，ＴＤＣ传感器传递活塞　

在气缸中的即时位置。在ＴＤＣ和ＣＩＵ之问的电　

脉冲由隔离放大器隔离和传递。ＴＤＣ信号传入　

ＣＩＵ进行处理后与从ＤＣＳ来的１，２，３级控制器的　

信号进行计算，然后由现场总线传于执行器以控制　

吸气阀的实际启闭时间。　

２．５分散型控制系统（ＤＯＳ）　

Ｄ（　中的ＰＩＤ调节器根据现场压缩机的３级　

排气压力和级问压力信号计算输出４～２０　ｍＡ的标　

准电流控制信号，ＣＩＵ接收此电流信号转换为１，　

２，３级执行器的控制信号。此外整个ＨｙｄｒｏＣＯＭ　

系统的控制画面及报警信息、ＣＩＵ出错及ＨＵ油压　

低低的情况下联锁关闭ＨＵ。均由ＤＣＳ组态实现。　

３　ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统的控制方案　

３．１基本控制方案　

ＨｙｄｒｏＣＯＭ与现有ＤＣＳ在软件上实现了有　

机的融合，因此，现有的控制程序没有改变，用的还　

是以前的控制变量和控制信号。ＨｙｄｒｏＣＯＭ的控　

制将会通过分离现有控制信号实现，一个信号去旁　

通阀，另一个信号去ＣＩＵ的各级。　

此次改造只是将原Ｃ一１１０２Ｃ　１台压缩机增加　

ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统，故在系统改造必须做到＿１］：由　

于该压缩机用于向精制反应系统输送氢气以满足　

反应系统所需氢气，故将高压分离器压力ＰＩＣ一　

３１１５定为ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统的主控制变量，而不是　

直接控制压缩机三段出Ｅｌ压力；为方便操作，　

ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统设置了手动操作、自动操作及系　

统切除功能。　

３．２　ＨｙｄｒｏＯＯＭ系统的逻辑控制　

对于此次改造，其逻辑控制有如下要求。　

ａ）压缩机Ｃ一１１０２Ｃ运行时，旁路控制阀仍然　

起流量调节作用。　

ｂ）当ｃ一１１０２Ｃ运行时，旁路控制阀全关，压　

缩机流量由ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统调节，调节范围０～　

１００　；且当Ｃ一１１０２Ｃ出现突发故障时旁路阀应立　

即全开。　

ｃ）ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统运行时当“ＣＩＵ出错”、　

“油压低低”时应停止ＨＵ。　

ｄ）Ｃ一１１０２Ｃ启动时应零负荷，停机时也应先　

将负荷降到零，然后停主电机。　

ｅ）ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统及原压缩机控制系统要　

求的开停机程序由逻辑控制程序实现，以确保压缩　

机开、停机过程的安全。基于以上控制要求，对　

ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统采取如图３所示的控制逻辑。　

图３　ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统逻辑控制　

３．３复式压缩机回流省功的原理　

如图４所示，在压缩机的活塞往复运动中，当　

气缸进气终了时，进气阀的阀片在执行机构作用　

下仍被卸荷器强制地保持开启状态，压缩过程并　

不沿原压缩曲线由位置Ｃ到位置Ｄ，而是先由位　

置ｃ到达位置Ｃｒ，此时原吸人气缸中的部分气体　

经被顶开的进气阀回流到进气管而不被压缩；待　

活塞运动到特定的位置Ｃｒ（对应所要求的气量）　

时，执行机构使顶开进气阀片的强制外力消失，进　

气阀片回落到阀座上而关闭，气缸内剩余的气体开　

始被压缩，压缩过程开始沿着位置Ｃｒ到达位置　

Ｄｒ。气体达到额定排气压力后从排气阀排出，容　

积流量减少。这种调节方法的优点是压缩机的指　

石油化工自动化　

示功消耗与实际容积流量成正比，是一种简单高效　

的压缩机流量调节方式。这就是压缩机的“回流省　

功”原理。　

较１００　负荷节电１７　５９２　ｋＷ・ｈ。按每度电０．５０　

元人民币计算，日节约成本８　７９５．７元，年节约成　

本３２１．３万元。　

５　结束语　

ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统投用后，已经运行两年左右。　

≮　

现精制装置反应系统压力自动控制压缩机负荷，将　

原内操频繁调整压缩机返回控制阀的工作省去，极　

大地优化了操作，降低了操作工的劳动强度。此　

世ｔｔ　

外，ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统投用后，压缩机的整个控制系　

统更趋合理，各项状态参数更稳定，使得压缩机的　

图４　回流省功原理　

运行更加平稳。可实现压缩机流量０～１００　无级　

可调，其０～２０　用于压缩机的无冲击开机、换机　

４节能效果　

或停机；另外，ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统的整体配置有待优　

化，以更好满足装置平稳运行的需要。　

参考文献：　

１胨亚维，赵国柱，刘旭光．进［］蒸汽透乎空压机控制系统的改　

进．石油化工自动化，２００７，（１）：８７～８８　

在ＨｙｄｒｏＣＯＭ系统投用后，加氢精制装置进　

料量为９２　的工况下，压缩机的负荷为６０　，节能　

效果十分显著。在加氢精制装置现有负荷下，ｃ一　

１１０２Ｃ负荷为６０　，其日耗电量为４５　５７６　ｋＷ・ｈ，　

武汉石化与中控成功召开ＤＯＳ国产化　

攻关技术研　讨会　

８月１２　１３　Ｅｔ，在浙江中控技术股份有限公司总工程师熊菊秀、行业业务总　

监中屠久洪的带领下，由公司研发、工程、质量、营销组成的专家团队共１５人赴中　

国石油化工股份有限公司武汉分公司（简称武汉石化），与武汉石化副总工程师朱　

晓明，各职能处室负责人，武汉石化设计院设计人员，常减压蒸馏、延迟焦化、硫磺　

回收和加氢等生产装置车间主任及技术人员，检安公司ＤＣＳ维护人员近２Ｏ人共　

聚一堂，成功召开了国产化ＤＣＳ攻关技术研讨会。　

在武汉石化８　Ｍｔ／ａ油品质量升级项目中，中控打破国外ＤＣＳ长期垄断，将第　

一

套国产ＤＣＳ应用于石化大型主装置，具有里程碑式的意义。此次研讨会是中控ＤＣＳ在武汉石化常减压蒸馏、延迟焦化、　

从项目实施开始，武汉石化有关应用技术专家和中控的服务团队一起，从工程应用的角度对中控ＤＣＳ在一些应用操　

硫磺回收等装置上成功投运数月的背景下召开。　

作的便捷性及功能等方面提出了许多具体的改进意见，中控积极响应用户需求，及时进行改进，大大提升了用户对系统操　

作的满意度，也进一步完善了产品。研讨会上，双方对该项目实施以来的应用经验进行了总结，对产品、技术已经完成的改　

进及随后还需进一步完善的细节进行了探讨，以更好地满足大型石化用户为其提供全方位需求的产品和服务，为中控产品　

进一步改进完善、精益求精明确了目标。　

会上，朱晓明副总对中控ＤＣＳ投运以来的应用效果，及中控服务团队的工程实施质量、专业水平和服务意识给予了极　

高的评价。　

熊菊秀代表中控对武石化坚定走国产化道路，并在此进程中给予中控的大力支持表示了感激之情。她表示中控对圆满　

完成武石化项目具有充分的信心，并会继续满足用户提出的需求，努力使中控的控制系统从各方面均可与国外系统媲美。　

研讨会期间，中控人员还深人生产一线，走访了相关装置车间，充分听取一线操作人员和工程师的建议和意见，探讨软　

件与国外系统的对比特点，解决实际操作过程中的具体问题，充分表现了中控追求细节完美的态度。　

武汉石化副经理张涧说：“在武石化８　Ｍａ／ｔ炼油项目实施中，已经开车的装置采用中控的ＤＣＳ都一次性安装、调试、开　

车成功，是少数几个没有让厂方多操心的分项工程。中控无论从项目进度、工程施工、产品和服务上均做到了让用户放　

心。”在已有几千套系统安全稳定运行的基础上，中控再次用实际行动为用户提供了保证。　

此次研讨会的成功举行为双方加强了解、增进友谊，将ＤＣＳ国产化推向纵深打下了良好基础。　

浙江中控技术股份有限公司