hydrocom氣閥調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用

hydrocom氣閥調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用

復(fù)產(chǎn)品儲(chǔ)容箱是一種體積式消耗器，是化工行業(yè)中重要的設(shè)備。它具有高排放和穩(wěn)定的特點(diǎn)，對(duì)石油和化工行業(yè)非常有效。由于在正常操作條件下的出口流量是基本不變的,但生產(chǎn)中因工藝的要求,生產(chǎn)單位用氣量常會(huì)有變化,由此,壓縮機(jī)的排氣量就需要在一定范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié),使排氣量適應(yīng)用氣量的要求。目前國(guó)內(nèi)往復(fù)壓縮機(jī)常用的流量調(diào)節(jié)方式是旁路調(diào)節(jié)和全程頂開(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)。但無(wú)論旁路調(diào)節(jié)還是全程頂開(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié),雖然能滿(mǎn)足工藝上的用量要求,卻并沒(méi)有起到節(jié)能降耗的目的,造成大量能源浪費(fèi),HydroCOM氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用徹底解決了這一問(wèn)題。1hydrocom壓縮過(guò)程HydroCOM是一種氣量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng),它能根據(jù)實(shí)際用氣量的要求來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)系統(tǒng),使排氣量完全與需用量匹配。與全程頂開(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)相似,HydroCOM氣量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)也是利用外力頂開(kāi)進(jìn)氣閥閥片,使氣體在活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)又壓回到進(jìn)氣管,但與全程頂開(kāi)進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)不同的是,HydroCOM是部分行程頂開(kāi)進(jìn)氣閥,在活塞進(jìn)氣終了壓縮時(shí),進(jìn)氣閥并不關(guān)閉,而是有一外力強(qiáng)制頂開(kāi)進(jìn)氣閥,使一部分氣體沿進(jìn)氣閥又返回到進(jìn)氣管中,當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到所要求的氣量位置時(shí),作用在進(jìn)氣閥上的強(qiáng)制外力消失,進(jìn)氣閥關(guān)閉,氣缸中氣體受壓縮,氣體從排出管線(xiàn)排出。如圖1所示在滿(mǎn)負(fù)荷(進(jìn)氣100%壓縮,不進(jìn)行氣量調(diào)節(jié))運(yùn)行工況下,壓縮過(guò)程沿CD曲線(xiàn)進(jìn)行;在部分負(fù)荷運(yùn)行工況下(如圖1所示50%工況下)壓縮過(guò)程為:1壓縮過(guò)程及進(jìn)氣閥回流氣缸進(jìn)氣終了時(shí),進(jìn)氣閥閥片在執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用下仍被卸荷器強(qiáng)制地保持在開(kāi)啟狀態(tài),壓縮過(guò)程先從位置C到達(dá)位置Cr,在此過(guò)程中原吸入氣缸的部分氣體經(jīng)被頂開(kāi)的進(jìn)氣閥回流到進(jìn)氣管而不被壓縮。2c–cr50的壓縮過(guò)程待活塞運(yùn)動(dòng)到特定的位置Cr時(shí)(對(duì)應(yīng)所要求的氣量),執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用在進(jìn)氣閥片上的強(qiáng)制外力消失,進(jìn)氣閥關(guān)閉,氣缸內(nèi)剩余的氣體開(kāi)始被壓縮,壓縮過(guò)程再?gòu)奈恢肅r到達(dá)位置Dr。在C–Cr50的壓縮過(guò)程中,進(jìn)氣閥保持開(kāi)啟。由此可見(jiàn),HydroCOM系統(tǒng)是通過(guò)延遲關(guān)閉進(jìn)氣閥的方式,使氣缸中的部分氣體返回進(jìn)氣管,從而實(shí)現(xiàn)全程范圍內(nèi)的排氣量調(diào)節(jié),這樣,即達(dá)到了氣量調(diào)節(jié)的要求,又有效地節(jié)省了能耗,在運(yùn)行中,當(dāng)控制信號(hào)拾取后,一般在曲軸轉(zhuǎn)過(guò)三圈后即能達(dá)到預(yù)設(shè)的控制要求,是一種簡(jiǎn)單高效的壓縮機(jī)流量調(diào)節(jié)方式。2控制體系的組成2.1rs-33接口及其他必修系統(tǒng)CIU是HydroCOM系統(tǒng)與用戶(hù)DCS系統(tǒng)之間的信號(hào)交換處理接口,它接收來(lái)自DCS或其他控制器的開(kāi)關(guān)信號(hào)、HydroCOM激活“Enable”信號(hào)和“4～20mA”的模擬控制信號(hào)。其承擔(dān)的主要功能是:將液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)HA反饋的閥腔溫度傳遞給DCS,將報(bào)警、出錯(cuò)、仿真等信號(hào)傳遞給DCS;通過(guò)RS-232接口連接一臺(tái)電腦可對(duì)CIU進(jìn)行組態(tài)和檢測(cè);接受TDC傳感器拾取的曲軸轉(zhuǎn)角脈沖信號(hào)以確定執(zhí)行器動(dòng)作的準(zhǔn)確時(shí)間。2.2在ha中的應(yīng)用液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)HA是一組通過(guò)卸荷器對(duì)氣閥產(chǎn)生作用的部件總和,它由閥室、密封室和電氣室3部分組成。由液壓油站HU提供實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作功能所需的液壓動(dòng)力,CIU進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,EPS提供48V直流電壓。壓縮機(jī)的每個(gè)進(jìn)氣閥均需安裝一個(gè)液壓執(zhí)行器。根據(jù)閥室內(nèi)電磁閥的不同位置,執(zhí)行器內(nèi)的液壓活塞承受從液壓裝置中傳遞的高壓液壓力或者大氣壓力,內(nèi)置的高壓活塞通過(guò)頂桿驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥卸荷器。為保護(hù)裝置室中的運(yùn)動(dòng)部件防止密封部件因高沖擊應(yīng)力而損壞,在HA中安置了一個(gè)兩級(jí)節(jié)流裝置:啟動(dòng)旁路腔和一個(gè)孔板,旁路腔在關(guān)閉操作的瞬時(shí)被充滿(mǎn),當(dāng)液壓流體流經(jīng)孔板時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高壓,使閥片在撞擊閥座前得以緩沖。在執(zhí)行器中還安裝有一個(gè)溫度傳感器,測(cè)量點(diǎn)靠近進(jìn)氣閥閥室外蓋。2.3發(fā)揮傳感器的方向上鉆一個(gè)直徑TDC傳感器傳遞活塞在氣缸中的即時(shí)位置。為使TDC傳感器能獲得信號(hào),需要在壓縮機(jī)飛輪或曲軸垂直于傳感器的方向上鉆一個(gè)直徑約20mm,深10mm的孔。TDC信號(hào)傳入CIU進(jìn)行處理后與從DCS或其他控制器來(lái)的各級(jí)控制器的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算,然后由現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)以控制進(jìn)氣閥的實(shí)際啟閉時(shí)間。2.4pid控制器既可用DCS系統(tǒng),也可用外加的PLC系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)的控制。PID調(diào)節(jié)器根據(jù)壓縮機(jī)的壓力信號(hào)計(jì)算輸出4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流控制信號(hào),CIU接收此電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為執(zhí)行器的控制信號(hào)。整個(gè)HydroCOM系統(tǒng)的控制畫(huà)面及報(bào)警信息均由DCS組態(tài)實(shí)現(xiàn)。3控制一級(jí)旁通閥中石油慶陽(yáng)石化在2010年新建煉廠二聯(lián)合車(chē)間中,就在連續(xù)重整裝置和柴油加氫裝置的氫氣壓縮機(jī)組中成功的運(yùn)用了兩套HydroCOM控制系統(tǒng)。下面就在柴油加氫裝置中其中一臺(tái)安裝此系統(tǒng)的氫壓機(jī)的控制方案做一簡(jiǎn)單介紹。裝備HydroCOM系統(tǒng)后,壓縮機(jī)的氣量調(diào)節(jié)控制方案原理(以二級(jí)壓縮,逐級(jí)回流調(diào)節(jié)為例)如圖2所示。K101A和K101B兩臺(tái)壓縮機(jī)均為兩級(jí)壓縮,共用旁通閥。一回一和二回二旁通閥分別由PY1011C和PY1015C來(lái)控制其開(kāi)度(即輸出值0～100%,表示的是旁通回流閥的開(kāi)度,100%=全開(kāi),0=全關(guān)),實(shí)現(xiàn)氣量調(diào)節(jié)。X1:一級(jí)低選器輸出值;X2:二級(jí)低選器輸出值;S1:表示CIU投用狀態(tài),1=投用,0=未投用;S2:表示一級(jí)HydroCOM手操器狀態(tài),1=自動(dòng),0=手動(dòng);S3:表示二級(jí)HydroCOM手操器狀態(tài),1=自動(dòng),0=手動(dòng);A1:表示一級(jí)分程模塊輸出到一級(jí)HydroCOM手操器的負(fù)荷值;A2:表示二級(jí)分程模塊輸出到二級(jí)HydroCOM手操器的負(fù)荷值;B1:表示一級(jí)分程模塊輸出到一返一旁通閥手操器值(旁通閥開(kāi)度);B2:表示二級(jí)分程模塊輸出到二返二旁通閥手操器值(旁通閥開(kāi)度)。DCS組態(tài)需要實(shí)現(xiàn)的控制功能,這里以一級(jí)為例進(jìn)行說(shuō)明,二級(jí)參照一級(jí)進(jìn)行編程。一級(jí)分程模塊需要實(shí)現(xiàn)的功能如下:1)當(dāng)S1=0,即CIU未投用時(shí),HydroCOM系統(tǒng)不起作用,也就是說(shuō)一級(jí)HydroCOM手操器選擇自動(dòng)或手動(dòng)(即S2=1或0)對(duì)控制系統(tǒng)均無(wú)影響。此時(shí),完全由一級(jí)旁通閥對(duì)壓縮機(jī)氣量進(jìn)行調(diào)節(jié),操作工可根據(jù)實(shí)際情況,對(duì)一級(jí)旁通閥手操器狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)設(shè)置。即:S1=0時(shí)X1=0～100%,對(duì)應(yīng)B1=0～100%(A1為任意值,S2為任意狀態(tài))2)當(dāng)S1=1,即CIU投用時(shí),HydroCOM系統(tǒng)開(kāi)始起作用,此時(shí)分兩種情況:當(dāng)S2=1,即一級(jí)HydroCOM手操器為自動(dòng)時(shí)(1)a1。0.80%，a1。100%20%(即A1=100%-X1),B1=0(即旁通閥全關(guān));(2)旁通閥開(kāi)度a紅色線(xiàn)當(dāng)S2=0,即一級(jí)HydroCOM手操器為手動(dòng)時(shí)X1:0～100%,對(duì)應(yīng)B1=0～100%(A1為手動(dòng)輸入值)。其中,一級(jí)HydroCOM手操器從手動(dòng)變?yōu)樽詣?dòng),或自動(dòng)變?yōu)槭謩?dòng),即S2從0→1和1→0,需要實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換,需要通過(guò)分程點(diǎn)的漸變來(lái)實(shí)現(xiàn)切換功能,漸變?cè)砣鐖D3所示。其中,橫坐標(biāo):表示低選器輸出X1;右邊縱坐標(biāo):表示一級(jí)HydroCOM手操器負(fù)荷值A(chǔ)1(藍(lán)色曲線(xiàn));左邊縱坐標(biāo):表示旁通閥開(kāi)度值B1(紅色曲線(xiàn))。注:1)HydroCOM手操器的狀態(tài)從手動(dòng)切為自動(dòng)時(shí),HydroCOM立即變?yōu)樽詣?dòng),即S2從0立即變?yōu)?,此時(shí),圖3中分程點(diǎn)(SplitPoint)以1%/秒的速度從0漸變?yōu)?0%,實(shí)現(xiàn)旁通閥的逐漸關(guān)閉(即B1=0)。2)HydroCOM手操器的狀態(tài)從自動(dòng)切為手動(dòng)時(shí),HydroCOM手操器的狀態(tài)并不是馬上變?yōu)槭謩?dòng),需要等待旁通閥開(kāi)度漸變到等于低選器的輸出時(shí),HydroCOM手操器才真正變?yōu)槭謩?dòng)。如圖4所示,分程點(diǎn)(SplitPoint)以1%/s的速度從80%漸變?yōu)?,實(shí)現(xiàn)旁通閥的逐漸打開(kāi),直到B1=X1后,S2才變?yōu)?。在旁通閥的開(kāi)度未達(dá)到低選器輸出值期間,HydroCOM手操器仍然為自動(dòng)狀態(tài),接受低選器的輸出值(即A1=100%-X1)。旁通閥漸開(kāi)(B1從0→X1)和漸關(guān)(B1從X1→0)可通過(guò)以下公式計(jì)算B1值來(lái)實(shí)現(xiàn):B1=100(X1-SP)/(100%-SP)其中,SP為分程點(diǎn)(SplitPoint)當(dāng)S2從0→1,即HydroCOM手操器從手動(dòng)切換到自動(dòng)時(shí),SP從0→80%;當(dāng)S2從1→0,即HydroCOM手操器從自動(dòng)切換到手動(dòng)時(shí),SP從80%→0;4結(jié)論HydroCOM作為一種氣量調(diào)控技術(shù),實(shí)際應(yīng)用中有以下特點(diǎn):4.1ui與dc、plc連接HydroCOM系統(tǒng)可通過(guò)壓縮機(jī)接口部件CIU輕松與DCS或PLC聯(lián)接,可做到完全的自動(dòng)控制。從而能實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的平穩(wěn)加載、無(wú)擾動(dòng)切換及停機(jī),使得各項(xiàng)狀態(tài)參數(shù)更穩(wěn)定。4.2電磁閥的應(yīng)用HydroCOM系統(tǒng)通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)置的電磁閥能快速而精確的反應(yīng),通過(guò)執(zhí)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)作,壓縮機(jī)的負(fù)載可以在三個(gè)曲軸回轉(zhuǎn)中從0加載到100%。4.3經(jīng)濟(jì)的限制是最有效HydroCOM遵循的控