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控制系统在大连大化集团合成氨
装置压缩机组液压改造项目中的应用
学士，
微电子自动控制专业高级工程师，。
先后完成了中国石油华北石化公司二
催、
三催化控制系统改造项目、
中海油富岛化肥氨冰机控制系统应急改造项目、
中原乙烯
三机组控制系统改造项目及大庆石化公司化肥厂五大压缩机组调速系统改造等项目。
摘要：分析了由一套
ITCC
系统控制五台压缩机组存在的风险，简单介绍了速度测量
及速关组件的工作原理，总结了液压控制系统改造的项目执行经验。
关键词：合成氨装置；
ITCC
系统；速度测量；速关组件；经验
1 项目概况
大连大化合成氨装置是早期引进林德的化工项目，
大连市政府为了建设旅游城市而进
行的重点搬迁改造扩建项目，
由大连的甘井子区搬到瓦房店松木岛化工区，
由于运行多年，
设备陈旧，
压缩机调速系统技术落后等问题，
在本次搬迁重建过程中，
决定将原有装置氮
气压缩机、空气压缩机、合成气压缩机三台压缩机组的机调速系统，改造为液调速系统，
以提高控制及可靠性，
满足机组控制的需要。
同时，
扩大生产能力，
新上一台空气压缩机
及一台氨冰机，
但由于是搬迁项目，
工厂停产多年，
经费紧张，
原控制方案只好将五台压
缩机组由一套
ITCC
控制系统完成。
2
控制方案风险分析
大化集团合成氨厂为下游装置提供空气、
氮气及氨气，
动力装置有三台机组：
空压机、
氮压机及新空压机，
在整个工艺流程的始端，
合成氨装置有两台
:
合成气压缩机及氨冰机，
在整个工艺的末端。由一套
ITCC
控制系统控制以上五台机组，风险如下。
2.1
装置检修无法保证
ITCC
系统正常检修
空分装置是为全厂设备供应空气及氮气等，
有一部分空气作为仪表风供为全厂的调解
阀等设备作为动力，装置检修时，只有全厂装置都停车检修后，空分装置才能停车检修，
同样道理，
装置开车时，
空分装置要先开正常，
为全厂供风，
况且在装置检修期间，
有些
设备检修也需要空气作动力，
检修期间进入密闭装置更是需要通风，
这样一来，
空分装置
的空压机、氮压机等机组只可以进行轮流检修，而
ITCC
控制系统却无法断电，进行正常
检修，这样势必影响
ITCC
控制系统的可靠性及稳定性，给控制系统埋藏隐患，若处理不
及时，甚至可能会造成全厂的大面积停车。
2.2
开车期间容易造成全厂装置生产波动
开车期间，
空分装置三台机组已运行正常，
而合成气压缩机及氨冰机还处于调试阶段，
如果处理不当，
容易误动空分装置三台机组相关仪表，
势必会影响空分三台机组的正常运
行，
造成全厂的生产波动，
甚至影响全厂的正常开车，
一套控制系统要运行十年以上，
而
这种开车期间系统联调造成空分装置波动的隐患和风险是一直存在的。
2.3
系统扫描时间长，影响控制效果
控制系统的扫描时间由硬件
I/O
点扫描和程序处理等部分组成，
五台机组由一套控制
系统实现，卡件数量多，
I/O
点多，这样，硬件扫描时间将加大，同样道理，软件逻辑大
小也会相应加大，这样系统整个扫描周期将会加长。改成两套控制系统，每套系统的
I/O
点相应减少，
硬件扫描时间减少，
软件逻辑处理花费的时间都会减少，
这样会缩短系统扫
描时间，
提高系统响应速度，
进而提高控制质量；
系统的负荷低，
延长使用寿命，
确保系
统的可靠性。
本着从控制系统可靠性出发，
从用户的生产实际出发，
为了确保大化合成氨装置的长
周期安全运行，决定将由两套
ITCC
控制系统实现五台机组的控制，按工艺装置分类，一
套
ITCC
系统控制空压机、
氮压机及新空压机；
另一套
ITCC
系统控制合成气压缩机及氨冰
机；两套
ITCC
系统组成一个控制网络，一台操作站可同时操作五台压缩机组，极大方便
了用户的操作及维护。
3 系统结构及配置
空压机控制系统，
实现空压机、
氮压机及新空压机的控制，
合成气压缩机控制系统实
现氨冰机及合成气压缩机的控制。
图
1
空压机控制系统图
每套系统都配冗余
TCM
卡，
两套控制系统通过交换机组成一个控制网络，
工程师站可
以分别访问两个控制系统。
而且每个操作站都配有双网卡，
与
TCM
卡实现冗余网络。
五台
机组的操作画面均在一个
HMI
画面内，这样就实现了一台操作站可同时操作五台机组。
图
2 ITCC HMI
示意图
4
液压系统改造
4.1
**的测速系统
转速是汽轮机极为重要的状态参数，速度测量的精度直接影响调速系统的控制情况，
它是汽轮机控制的重要因素，只有转速的高精度检测，才能确保汽轮机调速系统的精度，
确保汽轮机组安全运行，测速系统由磁阻发讯器与
TRICON ITCC
控制系统（包括脉冲卡）
构成，如图
3所示。磁阻发讯器是用来将被测转速信号转换为相应频率信号的测量元件，
由测速齿盘和测
速传感器构成，测速齿盘装在汽轮机轴上。
图
1.1
图
3
测速系统构成示意图
4.2
速度信号产生原理
测速传感器（探头）采用磁阻无源探头，以
AI-tek
为例，工作原理如下：
无源磁阻测速传感器由磁铁、
磁极及线圈三部分组成，
磁力线顺着磁极方向，
从磁极
穿过磁极、
线圈到传感器的末端；
然后返回到磁铁的另一端。
当含铁物体靠近磁极时，
磁
场将加强，
远离磁极时，
磁场将减弱；
磁场强弱的突然变化，
势必在线圈中产生感应电压
信号。
如果采用与传感器相匹配的物体作为测量目标，
将会产生正弦波信号。
测速传感器
将固定在转速轴的齿轮作为测速目标，传感器被安装在离旋转轴齿轮很近的地方，大约
1mm
间隙。当测速盘随主轴旋转时，各齿轮经过传感器，磁场的变化使传感器内部产生感
应正弦电压信号。
输出电压的大小取决于齿轮以多快的速度经过传感器、
传感器和齿之间
的间隙以及传感器的结构。典型的齿轮有
30~120
个齿，均匀地分布在其周边。输出频率
和轴的转速及齿的数目成正比。
采用此种测速方式，
可实现转速的精确测量，
现场操作柱配有转速表，
方便实现现场
对机组转速的控制。
4.3
速关组件
速关控制装置是汽轮机保安系统和控制系统的集合。
它将原来该系统中单个部套组合
在一起。
以克服管路繁多、
安装复杂的缺陷，
在运行中也避免了监控困难和产生漏油着火
的事故，增加了汽轮机运行的可靠性和安全性。
速关控制装置能实现汽轮机正常启动与停机、
电动与手动紧急停机、
速关阀在线试验
和危急遮断器自动挂钩等。
为了增加安全性，
速关控制装置还设置了电动紧急停机的冗余
系统。
以上功能分别由基本模块、冗余模块、启动模块来实现。
高压油从“
P
”进入基本模块，在基本模块壳体内分为五路。
**路经手动停机阀（
2274
）进入停机卸荷阀
(2030
、
2031)
，克服弹簧力使阀处于
关闭状态。正常运行时，通向停机卸荷阀的速关油不泄油。
第二路油经调节油切换阀（
2050
）变为调节控制油成为电液转换器供油。
第三路通向手动阀（
1830
）转变为速关油
,
进入速关阀。
第四路进入冗余模块，成为该模块的电磁阀
2227
的高压油源。
第五路也进入冗余模块，成为该模块的电磁阀
2225
和切换阀
2061
的高压油源。
图
4
油路原理图
4.3.1
危急遮断跳闸
扳动调节系统中危急保安装置
（
2210
）
的手柄或者危急遮断器跳闸，
以及轴向位移达
到不允许值时，此时危急保安装置（
2210
）进油口被封闭，这时速关油和回油口“
T
”接
通，速关油排放到油箱，速关阀快速关闭。同时，速关控制装置中调节油切换阀（
2050
）
动作切断了调节油源，调节油排放到油箱，使调节汽阀迅速关闭。
4.3.2
手动紧急停机
操纵手动停机阀（
2274
）
，使控制油与回油接通，卸荷阀（
2030
）由于控制油压力下
降迅速开启，
这时速关油与回油接通，
速关油压力下降使速关阀迅速关闭。
同时，
调节油
切换阀（
2050
）动作切断调节油源，调节油排放到油箱，使调节汽阀讯速关闭。
4.3.3
电动紧急停机
电磁阀（
2225
）接受信号电源（手动或远程自动）
，根据用户需要，可以设计为常开
（
NO
）状态或常闭（
NC
）状态。
在常开（
NO
）状态时，电磁阀不带电，高压油经电磁阀通向停机卸荷阀（
2030
）活塞中，
BBC ABB VERITRON-TWK TWK 02552 Nr. M2LB2 30A B52 Antriebsumrichter -used-
ABB CEAG Cooper GHG125 2011F1106 A2141 mc1/307 -used-
ABB CEAG Cooper GHG125 2011F1106 A2141 mc1/307 -unused/OVP-
ABB SAMI GS Frequenzumrichter ACS501-020-5-00P210000 500V 24/31A - unused -
ABB SAMI GS Frequenzumrichter ACS501-020-5-00P200000 500V 24/31A - used -
ABB TVOC SK 663 121-B 220V, 50-60HZ -used-
ABB A02000 Series AO2040 MultiFID14 + Messkomponente -used-
ABB AO2000 Series AO2040 + Bedienteil und Display -used-
BBC 07 NG 00 R1 07NG00R1 -used-
ABB Druck-Transmitter AMD 220 mit Flanschdruck-Membranfühler 10 bar - unused -
ABB CEAG Cooper GHG125 2021F1106A2140 mc1/307 -used-
ABB SACE E3S 20 Insulated Case Breaker SACE E3 -unused-
ABB BLR-MQ BLR-MQ-06 m 1500VA 415V -used-
ABB 1SNA607204R1600 D2.5/5-OBOC 0100-24VDC -unused-
ABB D2,5/5-MP D2.5/5-R121B-L-230VAC 1SNA607265R1200 10Stück -unused/OVP-
ABB 416RS6 2CMA193115R1000 Wandsteckdose -unused-
ABB D2.5/5-MP D2.5/5-R121L-24VDC 1SNA607201R1300 10 Stück -unused/OVP-
ABB CM-ESN 1SVR450215R0100 over/undervoltage monitoring relais -unused/OVP-
ABB CM-ENS 220-240VAC 1SVR430851R1100 Niveaurelais -unused/OVP-
ABB RB121A-24VAC/DC 1SNA610004R0700 -unused/OVP-
ABB A9-30-01 1SBL141001R8001 Schütz -unused/OVP-
ABB Servomotors Inverter BHL-T 5 Servoamp AC03DR3019510P - used -
AXODYN Servo-Antrieb ABbasea Brown Boveri DKH-E 5001
AEG Elfa B32 EP100UC EP102UCB32 2P 6Stück -unused/OVP-
ABB S 203-B16 S203-B16 Sicherungsautomat -sealed-
ABB MS325-1,6 1SA M15 0000 R0006 Motorschutzschalter -unused/OVP-
ABB Terminal Shield-3P Cat Nr. 140U-J-TS A -unused/OVP-
ABB 1SAJ520000R0200 Universal Motorsteuerger?t -unused/OVP-
ABB Missline S401M-B16NP B16 VE= 5 Stück Leitungsschutzschalter -unused/OVP-
ABB Missline S401M-B13NP B13 VE= 5 Stück Leitungsschutzschalter -unused/OVP-
ABB SACE Tmax T2S 160 Leistungsschütz - used -
ABB FI-Signal FISG4 40A 30mA mit SBH11 Signalschalter - used -
ABB AL16-40-00 Schütz -unused -
ABB SACE S4N Leistungsschalter 3 Pol 160A - used -
ABB SACE Tmax T7D 1000 Leistungsschalter mit Seilzug - unused -
ABB SACE Tmax T7D 1000 Leistungsschalter - used -
ABB SACE X1L 10 Leistungsschalter 1000A mit SACE PR331/P - used -
ABB AF580-30 Starter-Block mit 2x CAL18-11 -unused -
ABB SACE Tmax Typ: T4H250 Circuit Braker - used -
ABB Slimline F454 ALF 63 16 2/3 Hz -used-
ABB FieldController Freelance2000, Mainboard DFC 01 P 37261-4-0369529 -used-
ABB SACE E2N MS 20 Lasttrennschalter IEC 947-3 -used-
Allen Bradley SLC500 1746-IB16 Ser. C -unused/OVP-
ABB MO325-12.5 1SAM160000R1011 Kurzschlu?-Schutzschalter -unused/OVP-
ABB MS325-0.16 1SAM150000R1001 Motorschutzschalter -unused/OVP-
ABB S204-K16 2CDS254 001R0467 mit S204 K16 -used-
ABB DS204 A K16 DS204 A K16 Schalter und Sicherungsautomat -used-
ABB S702 K80A -used
ABB S702 K50A -used-
ABB S702 K63A -used-
ABB FI2 40A FI Typ A 500mA Schutzschalter -used-
ABB PDA11-FBP.050 DP-Adapter-Kabel Profibus Dsub9-M12 - unused -
ABB MS495 1SA M55 0000 R1006 1SAM550000R1006 E-Stand: 05 -used-
ABB SACE E1B / MS 12 Leistungsschalter 1250A -unused-
ABB SACE E1N / MS 16 Leistungsschalter 1600A -unused-
ABB CM-KRN 1SVR450080R0000 Kontaktschutzrelais -unused/OVP-
2x ABB S284-UCZ2A GHS2840164R0278 Sicherungsautomat -unbenutzt/OVP-
ABB Metrawatt GTR 210 Temperature Controller gebraucht /used
ABB Stotz 1SDA038302R0001 E-A/Ausl?ser 240V GS/WS E1/6-T8 unbenutzt in OVP
ABB 1SCA022763R5040 OT250E03K Lastschalter mit Direktgriff OVP - unused-
ABB DAM 13000 Messwandlerz?hler 2CMA180844R1000 -unused-
ABB S203-B25 Sicherungsautomat B25A 3polig -sealed-
ABB Zubeh?r Lasttrennschalter T7-T7M-X1 1SDA062065 -unbenutzt/OVP-
ABB Zubeh?r Lasttrennschalter T7-T7M-X1 1SDA063548 -unbenutzt/OVP-
ABB Zubeh?r Lasttrennschalter T7M-X1 1SDA063550 -unbenutzt/OVP-
ABB XRM00-185-3P-EFM 1SEP102240R3301 Lasttrennschalter -Neu/OVP-
ABB Sicherheitsschaltger?t C572 1SAR501032R0003 gebraucht / used
ABB C564 Timer Multifunctions Relais 1SAR330010R0002 gebraucht / used
ABB FI/LS Schutzschalter F271 A-K6/0,03 Neu / OVP
ABB OESA 250DV12PL Sicherungsmotorschalter -used-
ABB A75-22-00 Schütz VDC 48 -used-
ABB AE50-30-11 1SBL359001R8311 Schütz 48V-DC -Neu/OVP-
ABB OT100F3 1SCA105004R001 Lastschalter -Neu/OVP-
ABB MS497 1SAM580000R1001 SA M58 0000 R1001 E:05 -Neu/OVP-
ABB Schütz A9-30-32 4kW400V 24V DC Neu / OVP
ABB Schütz BC30-30-22 15kW 400V 24V DC Neu / OVP
ABB Hilfsschütz NL44E 1SBH143001R8444 -Neu/OVP-
ABB Thermisches überlastrelais TA75DU-42-V1000 Neu / OVP
ABB Schütz 11kW-400V 50-90V DC TAL26-40-00 Neu / OVP
ABB Hilfsschütz NL71E NL-71-E 230V Neu / OVP
ABB Motorschutzschalter 1 SA M57 0000 R1007 45-63A Neu / OVP
ABB Leistungs-Schütz A185-30 mit 2CAL18 gebraucht Used
ABB Schütz A95-30 200-600V 40kW Neu o.Karton
ABB CM-MSS 1SVR430710R0200
ABB V17151-211 Contrans I -Neu/OVP-
BBC Brown Boveri GH R 411 0001 R1
10x ABB B7-30-01 GJL1311001R0011 -NEU/OVP-
ABB Drives DKH-E 1201 mit Lüfter -used-
ABB Drives DKH-E 2201 532215R0101 belüftet -used-
ABB C558.01 Isolationsüberwachungsger?t
ABB ACS550-01-012A-4 Frequenzumrichter (inkl. Bedienteil)
ABB MS450 1SAM450000R1005 Ord.-No. 1SAM407001R1001 -unused/OVP -
ABB EK1000 IEC 60947-4-1 1000A
ABB A95-30-20 1SFL431001R8422 Schütze
ABB 265GS LETNB1 HART Druckmessumformer
ABB 1SAJ611000R0101 DX111-FBP.0 A2 IO-Module für UMC100
ABB NFZ31E-23 Schütze
ABB TB511-ETH B1 TB511ETHB
ABB MS450 1SAM450000R1005 1SAM407001R1001 -used-
ABB C506.03 Thermistor Motorschutzrelais 1SAR600111R0005
ABB C573 Sicherheitsschaltger?t 1SAR501031R0001
ABB URAX-E1 2TLA020072R0600 AS-i Safety Slave
ABB Kontakterweiterung C579 1SAR502040R0001
ABB BBC Veritron Typ: AAD 1401 V1 R2 Frequenzumrichter
BBC Veritron Typ: AAD 1401 R.2
ABB BBC VERITON ZG 6401 ZG6401
ABB / BBC / L+S GNS 7045 292 p1 Typ: GNT7073057R1
ABB Drives VERITRON Stromrichter Typ: GCB 0532 Rs GNT2009098R0010
ABB / BBC Veritron Stromrichter Typ: GCB 0591 Nr. 9043179
ABB ACS-CP-A 64691473 Steuertafel Panel
BBC Brown Boveri GH R 462 0000 VO
BBC Brown Boveri GH R 441 0000 VO
BBC Brown Boveri GH R 414 0000 VO
ABB T3N 250 T3N250
ABB 1SAR111045R8607 R100.45
ABB ACH550-01-03A3-4 Frequenzumrichter 1,1kW - unused -
ABB Leitungsschutzschalter S401M-C10 2CCS571001R0104 -OVP-
ABB SACE EMAX E1 N 1600 Leistungsschalter
ABB SACE EMAX E1 B800 Leistungsschalter
ABB OETL 1000KB OETL1000KB
ABB ACS550-01-015A-4 ACS55001015A4
ABB ACS550-U1-015A-4 ACS550U1015A4
ABB S204-B6 S 204-B6
5x ABB S 201-C25 NA - unused - in OVP
ABB SACE TMAX T1 B 160 1SDA050885R1 -unused/OVP-
ABB LS914EIR6300-Z 62718 Servomotor
ABB LC440TG R0012 Servomotor & CYCLO XFCGS110-17/L C440 Getriebe
ABB 1SEP101975R0001 XLP3
ABB IEC60947-2
ABB S202-K4 2CD S252 001 R0337
ABB S203-K16 NA 2CD S253 103 R0467
ABB S204-K16 2CDS 254 001 R0467
ABB 1SBL141001R8822 A9-30-22
ABB 1SFL597001R7022 AF460-30-22
ABB 1SAZ611201R1003 TA450SU-310
ABB 1SAX711001R1101 E500DU-500
ABB 1SFL531001R8822 A260-30-22
ABB F204 Schutzschalter A 40A 0,03A
ABB S203-C6 -OVP-
ABB MS325-1.0-HKF-11 MS325-1,0 + HKF-11 -OVP-
ABB MS325-0,63 MS325-0.63 -OVP-
ABB S402M-UCC32 (1 Stck) -OVP-
ABB S201-C6NA S 201 - C6 NA (5 Stück = 1 Pck)
ABB HK40011-L (1 Pck = 8 Stück)
ABB S402E-C16 Gro?packung mit 5 Stück
ABB Permanent Magnet D.C. Servomotor Type: 4413400131
ABB S402E-C20 Leitungsschutzschalter
ABB S402E-C16 -OVP-
ABB A16-30-32 -OVP-
ABB 6173AG101500 6173 AG-101-500
ABB PS DH175* PSDH175-2PP2 1SFA 884307-BPL
ABB Emax X1 SaceX1N12
BBC Brown Boveri GH R 422 0000 VO
ABB AL26-30-22 1SBL243001R8622
ABB A30-30-32 1SBL281001R8132
AXODYN Servo-Antrieb ABbasea Brown Boveri DKH-E 5001 gebraucht
ABB Elektrizit?tsz?hler DZ+ 3105 W
ABB Servomotor 8C403000MA02SG3MB -used-
ABB Servomotor 8C403000MA02SG3MB -new/unused-
ABB 1SVR4300010R0200 Zeitrelais
ABB T7DU 1,6
ABB AL30-30 -22
ABB BIVECTOR MK4 R05
ABB Profibus DVC500 R05 -used/OVP-
ABB Profibus DVC500 R05 -used-
ABB Typ PST175-600-70 Sanftanlasser 230-600V
ABB GNT0112500R1 GNT0112500R0001
ABB Procontic CS31 Ein-/Ausgabemodul ICSI16D1 & Modultr?ger ECZ
ABB Procontic CS31 Ein-/Ausgabemodul ICS016N1 & Modultr?ger ECZ
ABB Procontic CS31 Ein-/Ausgabemodul ICSA04B5 & Modultr?ger ECZ
ABB ACS50-01E-09A8-2 ACS5001E09A82
ABB GJV3 0724 02 R1 07 KR 240
ABB GJR5252100R2261 07KT94C-S
ABB GJR5253100R2260 07KT98-S H1
ABB GJR5250900R0202 07DI90-S D1
ABB GJR5253100R0160 07KT98G
ABB GTU0150 GTU 0150
ABB SOT15M-B45N-C1-PKS SOT15MB45NC1PKS
ABB SOT15M-B45N-C1-KS SOT15MB45NC1KS
ABB SOT15M-B45N-C1-PKS SOT15MB45NC1PKS
ABB HESG 324120 324 120 R40
ABB UN0901d UN 0901d Version 1
Imatronic Ferrocontrol FIPC 1.2-CT-426B-010-C2
ABB PSA30 PS A 30 Softstarter
ABB LM041-CE18RDC LM041 CE18RDC
ABB Drives ACS60100093 Frequenzumrichter
ABB 1SBH143001R8853 NL53E Hilfschütz
BBC Brown Boveri GH R 436 0000 VO
BBC Brown Boveri GH R 432 0000 VO
BBC Brown Boveri GH R 431 0000 VO
BBC Brown Boveri GH R 422 0002 R1
BBC Brown Boveri GH R 321 0000 VO
BBC Brown Boveri GH R 412 0001 R1
BBC Brown Boveri GH R 411 0000 VO
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