用DCS替代KAM实现氨压缩机防喘振控制.pdf
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1、收稿日期2013-10-22 作者简介兰杰( 1967) , 男, 四川泸州人, 工程师。 用 DCS 替代 KAM 实现氨压缩机防喘振控制 兰杰 ( 四川泸天化股份公司,四川 泸州646300) 摘要 由于核心 PID 模块和面板操作用法的不同,导致传统控制器和 DCS 用于复杂控制系统组态 的差异,本文详细介绍了用 DCS 替代 KAM 实现防喘振控制以及完善其控制功能的组态方法。 关键词DCS;KAM;PID 模块;防喘振;选择控制 中图分类号TP 273 文献标志码 B 文章编号1004 9932( 2014) 03 0045 05 Ammonia Compressor Anti- s
2、urge Control by DCS in Lieu of KAM LAN Jie ( Sichuan Lutianhua Co.,Ltd,Luzhou 646300,China) Abstract:The difference between the operation of core PID module and panel leads to the difference in confi- guration between the conventional controller and DCS used in the intricate control system. This pap
3、er details the configuration method of DCS in lieu of KAM to achieve anti- surge control and improve its control function. Key Words:DCS;KAM;PID module;anti- surge;selective control 泸天化硝酸装置的 C101 氨压缩机的六回一 防喘振控制通过随机控制柜里的 KAM 实现。该 KAM 是原 KMM 的升级产品,运算模块和运算单 元进一步扩大,并扩展了某些功能,但是仍采用 0 3 型的 4 种 PID 控制类型。在本次
4、自控系统 升级改造中,淘汰原控制柜,除了安全联锁部分 在新增的 ESD 里实现外,其他的常规控制包括 防喘振控制改由 DCS 实现,因此需对 KAM 的防 喘振控制进行移植,植入 DCS( 中控 ECS-100) 里。 1控制系统介绍 KAM 的组态逻辑如图 1。由于 KAM 输出0 100%对应为 4 20 mA,0 100% 指示是根据气 开、气关阀而定,可指示关开,也可指示开 关,而防喘振阀门是气关 FO 型,因此 2 个 PID 需设置成正作用式。正常工作时 PV SP,阀门 关闭;当出现异常工况 PV SP 时,输出是往减 小方面动作,阀门开启。选择性调节系统不管出 口流量还是入口压
5、力低于给定值,都要实现优先 打开阀门,因此需使用低选模块,以两者中 PID 输出值较低的那个值作为输出至阀门的实际值。 只有当 2 个 PID 的 PV 都大于 SP 时,阀门才能 完全关闭。 DCS 组态里有对阀门选择气关、气开设置 项,操作面板上的 0 100% 输出被定义为对应 阀门关开。因此防喘振控制阀 FV-1-101 设置 项需选择为气关式,操作面板 0 100% ( 关 开)对应输出至上膜头进气 FO 型防喘振阀门的 信号为20 4 mA,2 个 PID 需设置成反作用式, 并且为了优先打开阀门,必须使用高选模块。 KAM 组态里出口流量过低或入口压力过低 实现快速开阀时并未使用
6、跟踪功能,而是在自动 状态下利用减法器和高值限幅模块循环实现,退 出后仍处在自动。根据这一组态思路,在 DCS 里则需采用加法器和低值限幅模块来加以循环实 现,同 KAM 一样无需切换运行状态,退出后仍 在自动状态,随后进行 PID 调节,最终输出回到 PID 运算输出上来。图 2 是两者分别实现快速开 阀功能的简图。 由于 KAM 的运算周期为 0. 2 s,而 DCS 设 定的运算周期为 0. 5 s,因此若在 DCS 上保持同 样的上下限速信号,需进行相应的系数折算。 第 3 期 2014 年 5 月 中氮肥 M- Sized Nitrogenous Fertilizer Progres
7、s No. 3 May 2014 图 1 KAM 的组态逻辑 图 2 KAM 和 DCS 快速开阀功能对比图 2DCS 控制组态新增功能 2. 1快开慢关功能 KAM 组态里输出无快开慢关功能,当出口 流量过低 ( 低于响应线)和出口压力过高 ( 1. 562 5 MPa)发出自动快速开阀指令后,若 PV 回升并大于 SP,则实际输出值会快速恢复至 PID 运算输出值,可能会引发再次出现 PV SP,并 导致再次快速开阀,从而引发控制系统振荡。因 此,在 DCS 组态里加上慢关功能,以避免控制 系统振荡。 2. 2变比例控制 由于防喘振控制正常运行在 PV SP 大偏差 下,为防止当 PV 大
8、幅波动的情况下出现因调节 作用太强而发生输出由全关变为打开小部分,并 导致阀门在全关和小开度间波动,比例作用不能 设置得太强,同时积分作用设置得很弱,以免在 出现 PV SP 时调节作用不及时导致开阀速度很 慢。为此在 DCS 组态里特增设变比例控制功能, 当 PV SP 时比例度自动由 100% 变为 20%,开 阀速度迅速,调节及时;而当流量回升,PV SP +1% 时,比例度自动恢复为 100%,确保正 64中 氮 肥第 3 期 常运行时输出阀位稳定在全关位置。 2. 3出口流量低于喘振线发出联锁信号 当出现阀门定位器故障不能及时开阀并导致 出口流量进一步低于喘振线时,KAM 组态里没
9、有设置相应的联锁响应,只能靠操作人员采取紧 急停车方式,或将 FV-1-101 电磁阀切至手动进 行紧急放空,这时若操作人员反应不及时会导致 压缩机喘振,进而对设备安全造成危害。因此, 在 DCS 组态里特设置此功能,即当出口流量低 于喘振线时,出口流量控制器 FIC-101 立即转手 动并输出阀门全开信号,同时发出联锁信号至 ESD 系统,由 ESD 控制 FV-1-101 的电磁阀失 电,打开防喘振阀门,实现对压缩机防喘振保护 的双保险。 3DCS 控制组态 DCS 控制组态功能由 2 个 PID 模块 BSCX1 和 BSCX2 实现。2 个 PID 模块 BSCX1 和 BSCX2 的
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- DCS 替代 KAM 实现 压缩机 防喘振 控制
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