【壓縮機網(wǎng)】1、引言
某石化公司加氫裝置建于2002年裝置，壓縮機設(shè)置為新氫+循環(huán)氫組合壓縮機2臺，一開一備。其中新氫為二級壓縮，設(shè)置一返一、二返二控制回路，循環(huán)氫為一級壓縮。原初設(shè)計系統(tǒng)壓力分程、選擇控制方案較為復(fù)雜，實施較為困難，在近十幾年的運行過程中，裝置系統(tǒng)壓力均為手動調(diào)節(jié)[2]。
在裝置正常生產(chǎn)期間，常出現(xiàn)壓縮機因排量問題引起系統(tǒng)壓力波動，影響裝置的平穩(wěn)運行與安全，經(jīng)過車間及相關(guān)技術(shù)人員進行技術(shù)攻關(guān)，新采用新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)方案，實現(xiàn)了加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力的自動控制。
2、氫氣相關(guān)流程
新氫自系統(tǒng)管網(wǎng)引入新氫壓縮機入口分液罐（V305），通過壓力控制PV307A將一部分富余氫氣排向火炬管網(wǎng)。V305的新氫進入C301A/B一級入口增壓，增壓后的氫氣經(jīng)過冷卻器E306A/B進入級間分液罐V309/AB，一部分氫氣通過返回控制閥PV307B/C返回V305，另一部分氫氣進入壓縮機二級入口再次增壓。二級出口氫氣部分通過返回控制閥PV304B/C返回V309A/B，另一部分作為補充氫與循環(huán)氫混合后進入系統(tǒng)。其中為緩解壓縮機負(fù)荷，裝置還引入其它裝置的膜分離氫氣，同樣作為補充氫與循環(huán)氫直接混合進入系統(tǒng)，此部分氫氣流量波動較大。
2.1 原新氫壓縮機低選控制方案
最初設(shè)計的壓力控制系統(tǒng)，如圖1所示，在V-305頂設(shè)置了正作用的壓力調(diào)節(jié)器PRC原307進行分程控制。當(dāng)V-305壓力上升超過設(shè)定值，PRC-307的輸出信號在50%～100%，出V-305的壓力調(diào)節(jié)器PRC-307控制PV-307A開度，氣體進入火炬管網(wǎng)，以穩(wěn)定V-305壓力。
當(dāng)V-305壓力下降低于設(shè)定值，因調(diào)節(jié)器為正作用，輸出也下降，信號在0～50%范圍時，根據(jù)往復(fù)壓縮機的特性，C-301一級出口壓力也低，因此一級出口分液罐V-309的壓力調(diào)節(jié)器PRC-306輸出也在0～50%范圍內(nèi)，因其PN-306A是反向線性化算法，輸出到低選擇器PX-306A是最大值（100%），而線性化算法PN-307B輸出到低選器為0～100%中的某值，低選器PX-306A選上PRC-307的輸出來控制調(diào)節(jié)閥PV-307B的開度，由一級出口返到V-305，從而達(dá)到增加壓縮機一級入口壓力而達(dá)到增加一級出口壓力的目的。同樣，PRC-306控制PV-304B的開度，達(dá)到提高二級出口壓力的目的，此時，PRC-304控制閥PV-304A的開度即去火炬的氣量。
當(dāng)V-302壓力上升超過設(shè)定值，調(diào)節(jié)器PRC-304輸出達(dá)到50%～100%時，導(dǎo)致反向線性化算法PN-304B輸入為50%～100%，輸出為100～0%，此時，PRC-306的輸出也應(yīng)為50%～100%，而PN-306B輸入50%輸出就為100%，因此PN-306輸出到低選器PX-304B的值為100%，低選器PX-304B選上PRC-304的輸出控制二級出口返回到二級入口調(diào)節(jié)閥PV-304B的開度。同樣，PRC-306控制一級出口返回一級入口閥PV-307B的開度，逐級返回，使V305壓力上升，則PRC-307輸出上升，打開閥PV-307A，把氫氣排入燃料氣管網(wǎng)，從而穩(wěn)定了加氫精制反應(yīng)部分的壓力。如V302壓力仍高，氣體去火炬部分閥PV-304A打開。
從上述看出，當(dāng)壓縮機入口壓力低時，則由每一級入口壓力調(diào)節(jié)器的輸出控制出口返回線上的閥，從而達(dá)到入口壓力上升而增加出口壓力的目的，逐級壓力上升，使其壓縮機出口壓力上升，滿足工藝要求。而出口壓力上升到一定范圍時，則由每級出口壓力調(diào)節(jié)器的輸出控制出口返回線上的閥，逐級返回，壓縮機入口壓力上升，則由入口壓力調(diào)節(jié)器的輸出控制放入燃料氣管網(wǎng)閥開度，達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的目的，此種壓力控制法稱為壓力遞推控制，也是一套比較復(fù)雜的多回路的分程選擇性控制系統(tǒng)[3]。系統(tǒng)中的負(fù)荷平衡，壓縮機的操作壓力等經(jīng)過可靠的工藝計算，既要保證加氫精制反應(yīng)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，又要保證壓縮機的安全運行。然而這樣一個復(fù)雜的系統(tǒng)不可能是封閉的，否則就沒有調(diào)節(jié)余地，在這一系統(tǒng)中是通過PV-304A和PV-307A作為出路來平衡壓力的。
裝置壓縮機低選控制開工以來一直未能投用正常，檢查組態(tài)和設(shè)計方案并無錯誤，投用過程中由于干擾因素多，波動大超過工藝控制指標(biāo)，壓縮比控制不住，未能再投用。
2.2 智能調(diào)節(jié)方案
根據(jù)壓縮機系統(tǒng)的運行特點及存在的問題，結(jié)合現(xiàn)場操作人員的日常手動調(diào)節(jié)經(jīng)驗及現(xiàn)場技術(shù)專家的經(jīng)驗知識，開發(fā)出新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)方案。方法原理圖如圖2所示：
圖2中，調(diào)節(jié)器PIC304、PIC-304、PIC304B輸入信號為同一個測量信號，都為高分罐V302的壓力測量值。新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)方案詳細(xì)說明如下：
（1）新方案調(diào)節(jié)目標(biāo)為穩(wěn)定高分罐V302的壓力PIC304，減少對反應(yīng)系統(tǒng)的波動影響。
（2）實現(xiàn)方法：通過同步自動調(diào)節(jié)二返二閥PV304B/C和一返一閥PV307B/C實現(xiàn)高分罐壓力PIC304快速穩(wěn)定。
（3）新氫壓縮機整體回路控制方案如下，包括3個單回路和1個智能串級回路：
（a）單回路調(diào)節(jié)器PIC-304調(diào)節(jié)外排火炬閥PV304A，實現(xiàn)對高分罐V302壓力超高時的安全放空（一般為全關(guān)，僅壓力超過安全限值時進行調(diào)節(jié)）；單回路調(diào)節(jié)器PIC-307調(diào)節(jié)外排火炬閥PV307A，實現(xiàn)對新氫罐V305壓力超高時的安全放空（一般為全關(guān)，僅壓力超過安全限值時進行調(diào)節(jié)）；
（b）單回路調(diào)節(jié)器PIC304調(diào)節(jié)二返二閥PV304B/C，實現(xiàn)通過調(diào)節(jié)新氫壓縮機二級返回量調(diào)節(jié)高分罐V302壓力PIC304的目的；
（c）PIC304B和PIC306/8組成智能串級調(diào)節(jié)回路，通過調(diào)節(jié)一級返回閥PV307B/C實現(xiàn)。該串級回路實現(xiàn)功能為：根據(jù)高分罐壓力的實際波動情況，和單回路調(diào)節(jié)器PIC304實現(xiàn)同步調(diào)節(jié)，具體調(diào)節(jié)措施如下。
當(dāng)高分罐V302壓力高于設(shè)定值時，調(diào)節(jié)器PIC304的調(diào)節(jié)作用為將閥PV304B/C實際開度開大，增加二級壓縮的返回量，以達(dá)到減小壓縮機出口壓力的目的。此時罐V309A/B的壓力必然也會上升，所以需使一級壓縮返回量也同步增加，即增加一級返回閥PV307B/C的實際開度，同時使一級壓縮比和二級壓縮比保持在工藝允許的范圍（即一級壓縮比和二級壓縮比相差不大），而PIC304B和PIC306/8組成的智能串級調(diào)節(jié)回路既可實現(xiàn)該功能，當(dāng)高分罐壓力PIC304B高于設(shè)定值時，主調(diào)節(jié)器PIC304B 輸出作用使得副調(diào)節(jié)器PIC306B/C的設(shè)定值降低，使得一級返回閥PV307B/C實際開度增加，即實現(xiàn)了當(dāng)高分罐V302壓力偏高時，使得二級返回閥和一級返回閥同步調(diào)節(jié)，實現(xiàn)快速穩(wěn)定高分罐壓力和壓縮機壓縮比的目的。同理，當(dāng)高分罐壓力低于設(shè)定值時，上述分析同樣適用，可實現(xiàn)一級返回閥和二級返回閥實際開度減小。
上述主調(diào)節(jié)器PIC304B輸出作用動態(tài)調(diào)整副回路調(diào)節(jié)器PIC306/8設(shè)定值時，需要保證一級壓縮比和二級壓縮比不能相差太多（正常情況下，工藝要求一級壓縮比和二級壓縮比相差不超過0.1），根據(jù)當(dāng)前壓縮機系統(tǒng)的實際運行數(shù)據(jù)，根據(jù)2級間壓縮比的偏差約束，通過壓縮比約束運算模塊，在保證壓縮比在工藝要求范圍內(nèi)，計算出壓力PIC306/8設(shè)定值調(diào)整的約束范圍；根據(jù)串級回路主調(diào)節(jié)器PIC304B的輸出，在智能約束調(diào)節(jié)運算模塊中，智能計算出在兩級壓縮比約束下，最終主調(diào)節(jié)器PIC304B輸出給PIC306/8的設(shè)定值，使得壓縮機一級返回閥和二級返回閥的同步調(diào)節(jié)[4]如表1。
通過上述設(shè)計的新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)方案，既可實現(xiàn)高分罐V302的壓力及壓縮機出口的壓力快速穩(wěn)定，同時保證一級壓縮比和二級壓縮比滿足工藝要求。
3、系統(tǒng)投用及切除
3.1 系統(tǒng)投用條件
依次將PIC304設(shè)置為自動模式，A機新氫一返一PV307B、二返二PV304B投自動，級間控制PIC306設(shè)置為串級模式，A機調(diào)節(jié)系統(tǒng)自啟動，界面顯示：A機系統(tǒng)“運行”，B機系統(tǒng)“待機”。依次將PIC304設(shè)置為自動模式，B機新氫一返一PV307C、二返二PV304C投自動，級間控制PIC308設(shè)置為串級模式， B機調(diào)節(jié)系統(tǒng)自啟動，界面顯示：A機系統(tǒng)“待機”，B機系統(tǒng)“運行”。
3.2 系統(tǒng)切除
當(dāng)A機新氫一返一PV307B、二返二PV304B、系統(tǒng)壓控PIC304、級間控制PIC306任意一個處于手動模式時，A機系統(tǒng)狀態(tài)由“自動”改為“待機”，PV304B、PV307B 調(diào)節(jié)閥不動作。當(dāng)PV304C、PV307C、PIC304、PIC308任意一個處于手動模式時，B機系統(tǒng)狀態(tài)由“自動”改為“待機”，PV304C、PV307C調(diào)節(jié)閥不動作。
3.3 系統(tǒng)界面及參數(shù)說明
系統(tǒng)投用后在后臺自動運行，在操作員界面可以顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)，以及進入?yún)?shù)設(shè)置窗口。
可通過DCS系統(tǒng)中“參數(shù)設(shè)置”，彈出“新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)參數(shù)表”，如表2。
需要對表2中進行說明的是：壓縮比偏差的約束范圍（0～0.1），在壓力調(diào)節(jié)中盡量使2個壓縮比的偏差保持在設(shè)置的高限范圍內(nèi)；當(dāng)級間壓控的偏差DV超過高限時，停止調(diào)節(jié)級間壓控的設(shè)定值，直到偏差值回到高限范圍內(nèi)。
4、智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用前后對比
4.1 高分壓力變化
新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用前后，高分壓力波動變化較大。為說明波動變化，選取了4月29日前后各1個月的數(shù)據(jù)進行分析，如圖3所示。
在對比了前后各一個月的數(shù)據(jù)后，可以看出在智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用后，系統(tǒng)壓力波動幅度明顯減小，由投用前最大的振幅范圍1.01MPa降低至0.04MPa，系統(tǒng)壓力得到了平穩(wěn)控制，同時大大減輕了員工的操作強度。
4.2 外排氫氣變化
投用智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)前，由于系統(tǒng)壓力波動，高分外排氫氣量比較大，而在投用智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，系統(tǒng)壓力得到了平穩(wěn)控制，同時降低了高分外排氫氣量，節(jié)約了裝置能耗[5]。相關(guān)數(shù)據(jù)入如圖4所示。
由圖4可以看出，在智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用后，隨著系統(tǒng)壓力波動幅度明顯減小，裝置外排氫氣量也明顯降低，由原有外排氫氣120Nm3/h左右降低至20Nm3/h左右，減小了裝置能耗。裝置外排氫氣純度按80%計算，智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用后，每小時裝置節(jié)約氫氣80Nm3/h左右，氫氣價格按14500元/t計，理論年節(jié)約氫氣效益約1.204×80×24×365元=84.4萬元。
5、結(jié)語
（1）裝置原有低選分程控制不能滿足自控的要求，現(xiàn)場結(jié)合操作經(jīng)驗及習(xí)慣，開發(fā)了新氫智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；
（2）新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)方案，既可實現(xiàn)高分罐V302的壓力及壓縮機出口的壓力快速穩(wěn)定，同時保證一級壓縮比和二級壓縮比滿足工藝要求。系統(tǒng)壓力波動幅度明顯減小，穩(wěn)定了操作，降低了人員的工作強度；
（3）目前，多數(shù)裝置采用的分程、選擇控制或者超馳控制方案較為復(fù)雜，實施較為困難；采用無極調(diào)節(jié)系統(tǒng)投資較大；智能調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)算法僅在原有基礎(chǔ)上增加相應(yīng)控制計算回路即可實現(xiàn)系統(tǒng)壓力平穩(wěn)控制，投資小且方便實現(xiàn)。智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用后，系統(tǒng)外排氫氣量減少，降低了裝置能耗，年節(jié)約氫氣效益約84.4萬元，為國內(nèi)相關(guān)石化設(shè)備人員處理類似壓縮機節(jié)能問題提供的借鑒與參考。
參考文獻
[1] 徐振榮.分程-選擇性調(diào)節(jié)應(yīng)用實例[J].油化工自動化，1988，（3）：66-67.
[2] 逯建權(quán)，梁官軍.基于超馳-分程控制的加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力復(fù)雜控制方案[J].化工自動化及儀表，2011，38 （4）：477-480.
[3] 魏宗憲，吳剛，趙雅麗，等.120×10~4t/a柴油加氫精制裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制的應(yīng)用[J].化工自動化及儀表，2006，33（4）：75-77.
[4] 楊萌，任泓.加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制[J].當(dāng)代化工，2009，38（1）：95-97.
[5] 姚蕾.加氫裂化裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2012，31（6）：86-89.
【壓縮機網(wǎng)】1、引言
某石化公司加氫裝置建于2002年裝置，壓縮機設(shè)置為新氫+循環(huán)氫組合壓縮機2臺，一開一備。其中新氫為二級壓縮，設(shè)置一返一、二返二控制回路，循環(huán)氫為一級壓縮。原初設(shè)計系統(tǒng)壓力分程、選擇控制方案較為復(fù)雜，實施較為困難，在近十幾年的運行過程中，裝置系統(tǒng)壓力均為手動調(diào)節(jié)[2]。
在裝置正常生產(chǎn)期間，常出現(xiàn)壓縮機因排量問題引起系統(tǒng)壓力波動，影響裝置的平穩(wěn)運行與安全，經(jīng)過車間及相關(guān)技術(shù)人員進行技術(shù)攻關(guān)，新采用新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)方案，實現(xiàn)了加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力的自動控制。
2、氫氣相關(guān)流程
新氫自系統(tǒng)管網(wǎng)引入新氫壓縮機入口分液罐（V305），通過壓力控制PV307A將一部分富余氫氣排向火炬管網(wǎng)。V305的新氫進入C301A/B一級入口增壓，增壓后的氫氣經(jīng)過冷卻器E306A/B進入級間分液罐V309/AB，一部分氫氣通過返回控制閥PV307B/C返回V305，另一部分氫氣進入壓縮機二級入口再次增壓。二級出口氫氣部分通過返回控制閥PV304B/C返回V309A/B，另一部分作為補充氫與循環(huán)氫混合后進入系統(tǒng)。其中為緩解壓縮機負(fù)荷，裝置還引入其它裝置的膜分離氫氣，同樣作為補充氫與循環(huán)氫直接混合進入系統(tǒng)，此部分氫氣流量波動較大。
2.1 原新氫壓縮機低選控制方案
最初設(shè)計的壓力控制系統(tǒng)，如圖1所示，在V-305頂設(shè)置了正作用的壓力調(diào)節(jié)器PRC原307進行分程控制。當(dāng)V-305壓力上升超過設(shè)定值，PRC-307的輸出信號在50%～100%，出V-305的壓力調(diào)節(jié)器PRC-307控制PV-307A開度，氣體進入火炬管網(wǎng)，以穩(wěn)定V-305壓力。
當(dāng)V-305壓力下降低于設(shè)定值，因調(diào)節(jié)器為正作用，輸出也下降，信號在0～50%范圍時，根據(jù)往復(fù)壓縮機的特性，C-301一級出口壓力也低，因此一級出口分液罐V-309的壓力調(diào)節(jié)器PRC-306輸出也在0～50%范圍內(nèi)，因其PN-306A是反向線性化算法，輸出到低選擇器PX-306A是最大值（100%），而線性化算法PN-307B輸出到低選器為0～100%中的某值，低選器PX-306A選上PRC-307的輸出來控制調(diào)節(jié)閥PV-307B的開度，由一級出口返到V-305，從而達(dá)到增加壓縮機一級入口壓力而達(dá)到增加一級出口壓力的目的。同樣，PRC-306控制PV-304B的開度，達(dá)到提高二級出口壓力的目的，此時，PRC-304控制閥PV-304A的開度即去火炬的氣量。
當(dāng)V-302壓力上升超過設(shè)定值，調(diào)節(jié)器PRC-304輸出達(dá)到50%～100%時，導(dǎo)致反向線性化算法PN-304B輸入為50%～100%，輸出為100～0%，此時，PRC-306的輸出也應(yīng)為50%～100%，而PN-306B輸入50%輸出就為100%，因此PN-306輸出到低選器PX-304B的值為100%，低選器PX-304B選上PRC-304的輸出控制二級出口返回到二級入口調(diào)節(jié)閥PV-304B的開度。同樣，PRC-306控制一級出口返回一級入口閥PV-307B的開度，逐級返回，使V305壓力上升，則PRC-307輸出上升，打開閥PV-307A，把氫氣排入燃料氣管網(wǎng)，從而穩(wěn)定了加氫精制反應(yīng)部分的壓力。如V302壓力仍高，氣體去火炬部分閥PV-304A打開。
從上述看出，當(dāng)壓縮機入口壓力低時，則由每一級入口壓力調(diào)節(jié)器的輸出控制出口返回線上的閥，從而達(dá)到入口壓力上升而增加出口壓力的目的，逐級壓力上升，使其壓縮機出口壓力上升，滿足工藝要求。而出口壓力上升到一定范圍時，則由每級出口壓力調(diào)節(jié)器的輸出控制出口返回線上的閥，逐級返回，壓縮機入口壓力上升，則由入口壓力調(diào)節(jié)器的輸出控制放入燃料氣管網(wǎng)閥開度，達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的目的，此種壓力控制法稱為壓力遞推控制，也是一套比較復(fù)雜的多回路的分程選擇性控制系統(tǒng)[3]。系統(tǒng)中的負(fù)荷平衡，壓縮機的操作壓力等經(jīng)過可靠的工藝計算，既要保證加氫精制反應(yīng)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，又要保證壓縮機的安全運行。然而這樣一個復(fù)雜的系統(tǒng)不可能是封閉的，否則就沒有調(diào)節(jié)余地，在這一系統(tǒng)中是通過PV-304A和PV-307A作為出路來平衡壓力的。
裝置壓縮機低選控制開工以來一直未能投用正常，檢查組態(tài)和設(shè)計方案并無錯誤，投用過程中由于干擾因素多，波動大超過工藝控制指標(biāo)，壓縮比控制不住，未能再投用。
2.2 智能調(diào)節(jié)方案
根據(jù)壓縮機系統(tǒng)的運行特點及存在的問題，結(jié)合現(xiàn)場操作人員的日常手動調(diào)節(jié)經(jīng)驗及現(xiàn)場技術(shù)專家的經(jīng)驗知識，開發(fā)出新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)方案。方法原理圖如圖2所示：
圖2中，調(diào)節(jié)器PIC304、PIC-304、PIC304B輸入信號為同一個測量信號，都為高分罐V302的壓力測量值。新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)方案詳細(xì)說明如下：
（1）新方案調(diào)節(jié)目標(biāo)為穩(wěn)定高分罐V302的壓力PIC304，減少對反應(yīng)系統(tǒng)的波動影響。
（2）實現(xiàn)方法：通過同步自動調(diào)節(jié)二返二閥PV304B/C和一返一閥PV307B/C實現(xiàn)高分罐壓力PIC304快速穩(wěn)定。
（3）新氫壓縮機整體回路控制方案如下，包括3個單回路和1個智能串級回路：
（a）單回路調(diào)節(jié)器PIC-304調(diào)節(jié)外排火炬閥PV304A，實現(xiàn)對高分罐V302壓力超高時的安全放空（一般為全關(guān)，僅壓力超過安全限值時進行調(diào)節(jié)）；單回路調(diào)節(jié)器PIC-307調(diào)節(jié)外排火炬閥PV307A，實現(xiàn)對新氫罐V305壓力超高時的安全放空（一般為全關(guān)，僅壓力超過安全限值時進行調(diào)節(jié)）；
（b）單回路調(diào)節(jié)器PIC304調(diào)節(jié)二返二閥PV304B/C，實現(xiàn)通過調(diào)節(jié)新氫壓縮機二級返回量調(diào)節(jié)高分罐V302壓力PIC304的目的；
（c）PIC304B和PIC306/8組成智能串級調(diào)節(jié)回路，通過調(diào)節(jié)一級返回閥PV307B/C實現(xiàn)。該串級回路實現(xiàn)功能為：根據(jù)高分罐壓力的實際波動情況，和單回路調(diào)節(jié)器PIC304實現(xiàn)同步調(diào)節(jié)，具體調(diào)節(jié)措施如下。
當(dāng)高分罐V302壓力高于設(shè)定值時，調(diào)節(jié)器PIC304的調(diào)節(jié)作用為將閥PV304B/C實際開度開大，增加二級壓縮的返回量，以達(dá)到減小壓縮機出口壓力的目的。此時罐V309A/B的壓力必然也會上升，所以需使一級壓縮返回量也同步增加，即增加一級返回閥PV307B/C的實際開度，同時使一級壓縮比和二級壓縮比保持在工藝允許的范圍（即一級壓縮比和二級壓縮比相差不大），而PIC304B和PIC306/8組成的智能串級調(diào)節(jié)回路既可實現(xiàn)該功能，當(dāng)高分罐壓力PIC304B高于設(shè)定值時，主調(diào)節(jié)器PIC304B 輸出作用使得副調(diào)節(jié)器PIC306B/C的設(shè)定值降低，使得一級返回閥PV307B/C實際開度增加，即實現(xiàn)了當(dāng)高分罐V302壓力偏高時，使得二級返回閥和一級返回閥同步調(diào)節(jié)，實現(xiàn)快速穩(wěn)定高分罐壓力和壓縮機壓縮比的目的。同理，當(dāng)高分罐壓力低于設(shè)定值時，上述分析同樣適用，可實現(xiàn)一級返回閥和二級返回閥實際開度減小。
上述主調(diào)節(jié)器PIC304B輸出作用動態(tài)調(diào)整副回路調(diào)節(jié)器PIC306/8設(shè)定值時，需要保證一級壓縮比和二級壓縮比不能相差太多（正常情況下，工藝要求一級壓縮比和二級壓縮比相差不超過0.1），根據(jù)當(dāng)前壓縮機系統(tǒng)的實際運行數(shù)據(jù)，根據(jù)2級間壓縮比的偏差約束，通過壓縮比約束運算模塊，在保證壓縮比在工藝要求范圍內(nèi)，計算出壓力PIC306/8設(shè)定值調(diào)整的約束范圍；根據(jù)串級回路主調(diào)節(jié)器PIC304B的輸出，在智能約束調(diào)節(jié)運算模塊中，智能計算出在兩級壓縮比約束下，最終主調(diào)節(jié)器PIC304B輸出給PIC306/8的設(shè)定值，使得壓縮機一級返回閥和二級返回閥的同步調(diào)節(jié)[4]如表1。
通過上述設(shè)計的新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)方案，既可實現(xiàn)高分罐V302的壓力及壓縮機出口的壓力快速穩(wěn)定，同時保證一級壓縮比和二級壓縮比滿足工藝要求。
3、系統(tǒng)投用及切除
3.1 系統(tǒng)投用條件
依次將PIC304設(shè)置為自動模式，A機新氫一返一PV307B、二返二PV304B投自動，級間控制PIC306設(shè)置為串級模式，A機調(diào)節(jié)系統(tǒng)自啟動，界面顯示：A機系統(tǒng)“運行”，B機系統(tǒng)“待機”。依次將PIC304設(shè)置為自動模式，B機新氫一返一PV307C、二返二PV304C投自動，級間控制PIC308設(shè)置為串級模式， B機調(diào)節(jié)系統(tǒng)自啟動，界面顯示：A機系統(tǒng)“待機”，B機系統(tǒng)“運行”。
3.2 系統(tǒng)切除
當(dāng)A機新氫一返一PV307B、二返二PV304B、系統(tǒng)壓控PIC304、級間控制PIC306任意一個處于手動模式時，A機系統(tǒng)狀態(tài)由“自動”改為“待機”，PV304B、PV307B 調(diào)節(jié)閥不動作。當(dāng)PV304C、PV307C、PIC304、PIC308任意一個處于手動模式時，B機系統(tǒng)狀態(tài)由“自動”改為“待機”，PV304C、PV307C調(diào)節(jié)閥不動作。
3.3 系統(tǒng)界面及參數(shù)說明
系統(tǒng)投用后在后臺自動運行，在操作員界面可以顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)，以及進入?yún)?shù)設(shè)置窗口。
可通過DCS系統(tǒng)中“參數(shù)設(shè)置”，彈出“新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)參數(shù)表”，如表2。
需要對表2中進行說明的是：壓縮比偏差的約束范圍（0～0.1），在壓力調(diào)節(jié)中盡量使2個壓縮比的偏差保持在設(shè)置的高限范圍內(nèi)；當(dāng)級間壓控的偏差DV超過高限時，停止調(diào)節(jié)級間壓控的設(shè)定值，直到偏差值回到高限范圍內(nèi)。
4、智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用前后對比
4.1 高分壓力變化
新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用前后，高分壓力波動變化較大。為說明波動變化，選取了4月29日前后各1個月的數(shù)據(jù)進行分析，如圖3所示。
在對比了前后各一個月的數(shù)據(jù)后，可以看出在智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用后，系統(tǒng)壓力波動幅度明顯減小，由投用前最大的振幅范圍1.01MPa降低至0.04MPa，系統(tǒng)壓力得到了平穩(wěn)控制，同時大大減輕了員工的操作強度。
4.2 外排氫氣變化
投用智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)前，由于系統(tǒng)壓力波動，高分外排氫氣量比較大，而在投用智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，系統(tǒng)壓力得到了平穩(wěn)控制，同時降低了高分外排氫氣量，節(jié)約了裝置能耗[5]。相關(guān)數(shù)據(jù)入如圖4所示。
由圖4可以看出，在智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用后，隨著系統(tǒng)壓力波動幅度明顯減小，裝置外排氫氣量也明顯降低，由原有外排氫氣120Nm3/h左右降低至20Nm3/h左右，減小了裝置能耗。裝置外排氫氣純度按80%計算，智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用后，每小時裝置節(jié)約氫氣80Nm3/h左右，氫氣價格按14500元/t計，理論年節(jié)約氫氣效益約1.204×80×24×365元=84.4萬元。
5、結(jié)語
（1）裝置原有低選分程控制不能滿足自控的要求，現(xiàn)場結(jié)合操作經(jīng)驗及習(xí)慣，開發(fā)了新氫智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；
（2）新氫壓縮機智能調(diào)節(jié)方案，既可實現(xiàn)高分罐V302的壓力及壓縮機出口的壓力快速穩(wěn)定，同時保證一級壓縮比和二級壓縮比滿足工藝要求。系統(tǒng)壓力波動幅度明顯減小，穩(wěn)定了操作，降低了人員的工作強度；
（3）目前，多數(shù)裝置采用的分程、選擇控制或者超馳控制方案較為復(fù)雜，實施較為困難；采用無極調(diào)節(jié)系統(tǒng)投資較大；智能調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)算法僅在原有基礎(chǔ)上增加相應(yīng)控制計算回路即可實現(xiàn)系統(tǒng)壓力平穩(wěn)控制，投資小且方便實現(xiàn)。智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用后，系統(tǒng)外排氫氣量減少，降低了裝置能耗，年節(jié)約氫氣效益約84.4萬元，為國內(nèi)相關(guān)石化設(shè)備人員處理類似壓縮機節(jié)能問題提供的借鑒與參考。
參考文獻
[1] 徐振榮.分程-選擇性調(diào)節(jié)應(yīng)用實例[J].油化工自動化，1988，（3）：66-67.
[2] 逯建權(quán)，梁官軍.基于超馳-分程控制的加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力復(fù)雜控制方案[J].化工自動化及儀表，2011，38 （4）：477-480.
[3] 魏宗憲，吳剛，趙雅麗，等.120×10~4t/a柴油加氫精制裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制的應(yīng)用[J].化工自動化及儀表，2006，33（4）：75-77.
[4] 楊萌，任泓.加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制[J].當(dāng)代化工，2009，38（1）：95-97.
[5] 姚蕾.加氫裂化裝置反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2012，31（6）：86-89.
網(wǎng)友評論
條評論
最新評論