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空分行业中联动压缩机组控制系统设计

作　者: 周凤华
导　师: 俞立; 童国宇
学　校: 浙江工业大学
专　业: 控制工程
关键词: 空压机增压机逻辑保护自动加载防喘振保护
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 9次
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内容摘要

大型冶金、煤化工行业发展日益迅速,空分设备作为其重要的配套设备,工艺要求也越来越高。自动化控制系统是空分设备非常重要的组成部分,它决定空分设备是否能正常运行。在空分领域复杂的生产过程中,为了避免风险和不确定性,联动压缩机组需要设计逻辑保护、自动加载、防喘振保护等控制程序。本文以一套28000Nm3/h空分装置为工业背景,针对用压缩机组等机械设备自身在运行过程中的特点,以及用户提出的压缩机组运行稳定性、可操作性和节能环保要求,提出采用中央集散型控制系统SIEMENS PCS7控制系统安全集成SIMATIC S7-400FH控制器编程组态,对联动压缩机组的工艺参数进行监测、联动保护控制进行研究。本文主要工作成果如下：1、对项目自动控制系统硬件部分选型框架进行选型优化设计。详细分析控制系统、智能仪表的配套要求,制定详细、准确、最优的软硬件配置选型方案。2、根据工艺控制要求,对各单机控制方案进行分析设计,综合设计分析联动压缩机组的联锁保护控制方案、控制关键点和具体逻辑实施方法。3、结合控制逻辑和工艺流程,对系统人机界面设置进行分析,进一步提升人机操作窗口的可操作性,并进一步优化操作界面。本文的研究实现了该空分装置联动压缩机组运行数据的全面监控,机组整体运行平稳。本文形成的控制方案和测试数据将为空分行业控制技术的设计、实施提供参考,为通过控制手段提高压缩机组运行效率提出新思路。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-17
  1.1 课题研究的背景  11-13
    1.1.1 课题研究背景空分项目概述  11
    1.1.2 工艺流程概述及技术特点  11-13
  1.2 空分技术及配套控制技术国内外研究与发展现状  13-15
  1.3 课题研究的意义  15
  1.4 论文的主要内容与章节安排  15-17
第2章联动压缩机组控制系统和配套仪表设计  17-30
  2.1 联动压缩机组控制系统配置  17-21
    2.1.1 机组控制系统概述  17
    2.1.2 机组控制系统SIEMENS PCS7配置概述  17
    2.1.3 SIEMENS PCS7系统的优点  17-18
    2.1.4 SIEMENS PCS7机组控制功能说明  18-19
    2.1.5 装置配套SIEMENS PCS7配置选型  19-21
  2.2 联动压缩机组配套分析系统选型配置设计  21-23
  2.3 联动压缩机组配套变送器工作原理及选刑配置设计  23-27
    2.3.1 EJA变送器工作原理介绍  24
    2.3.2 EJA变送器技术特点  24
    2.3.3 EJA选型配置数据表  24-25
    2.3.4 配套EJA变送器数量及技术参数表  25-27
  2.4 联动压缩机组配套振动测振仪选型设计  27-29
  2.5 联动压缩机组配套就地仪表选型设计  29
    2.5.1 装置阀门选型要求  29
    2.5.2 装置配套测温原件  29
    2.5.3 流量测量原件  29
  2.6 本章小结  29-30
第3章联动压缩机组控制方案设计  30-54
  3.1 汽轮机、空压机、增压机联动机组保护控制  30-33
    3.1.1 联动压缩机组控制的作用及设计内容  30
    3.1.2 汽轮机、空压机、增压机联动机组起动逻辑和控制方案设计  30-31
    3.1.3 汽轮机、空压机、增压机联动机组故障逻辑和控制方案设计  31-33
  3.2 汽轮机、空压机、增压机联动机组供油装置分析和控制方案设计  33-35
    3.2.1 润滑油泵联锁条件及控制方案设计  34
    3.2.2 控制油泵联锁条件及控制方案设计  34
    3.2.3 事故油泵联锁条件及控制方案设计  34
    3.2.4 顶轴油泵联锁条件及控制方案设计  34-35
  3.3 联动压缩机组辅机联锁分析和控制方案设计  35-36
    3.3.1 汽轮机盘车逻辑起动分析和控制方案设计  35
    3.3.2 汽轮机凝结水泵控制逻辑分析和控制方案设计  35
    3.3.3 汽轮机热井液位低联锁控制方案设计  35-36
  3.4 空压机机组防喘振控制分析和方案设计  36-40
    3.4.1 空压机喘振工况产生原因解析  36
    3.4.2 空压机防喘振电磁阀控制方案分析和逻辑设计  36-37
    3.4.3 空压机入口导叶控制方案分析和设计  37-38
    3.4.4 空压机防喘振阀门控制控制方案分析及设计  38
    3.4.5 空压机喘振线、安全线、控制线的计算  38-40
  3.5 增压机防喘振控制方案分析及控制方案设计  40-44
    3.5.1 增压机防喘振控制原理解析  40-41
    3.5.2 增压机喘振线的测试和计算  41-42
    3.5.3 增压机防喘振控制方案分析及设计  42-44
    3.5.4 增压机喘振电磁阀控制方案分析和控制方案设计  44
  3.6 压缩机控制PID控制原理分析及设定  44-46
    3.6.1 PID控制回路结构  44-45
    3.6.2 PID参数在过程控制中的作用  45
    3.6.3 过程控制中PID参数的原理  45-46
    3.6.4 PID调节器各个环节的作用  46
    3.6.5 控制过程中PID无扰动切换  46
  3.7 过程机组预冷系统控制方案设计  46-50
    3.7.1 预冷系统控制常温水泵互备、低温水泵互备联锁方案说明  46-48
    3.7.2 预冷系统控制常温水泵、低温水泵保护联锁方案说明  48-49
    3.7.3 预冷系统控制控制阀联锁方案说明  49-50
  3.8 过程机组纯化系统控制方案设计  50-53
    3.8.1 纯化系统控制流程简述  50-51
    3.8.2 纯化系统控制方案设计  51
    3.8.3 纯化系统控制程序步骤  51-53
    3.8.4 纯化系统控制组态程序  53
  3.9 本章小结  53-54
第4章联动压缩机组控制程序的流程图画面设计及应用  54-66
  4.1 压缩机组流程图画面设计概述  54
  4.2 汽轮机、空压机、增压机联动机组联动起动联锁流程图画面设计  54-60
    4.2.1 联动压缩机组起动控制流程图分析及画面设计  54-56
    4.2.2 联动压缩机组起动流程图画面准备起动步骤设计  56-58
    4.2.3 联动压缩机组起动流程图画面起动步骤设计  58-60
  4.3 汽轮机调速各参数面板设计  60-61
    4.3.1 汽轮机调速面板设计  60-61
    4.3.2 汽轮机参数报警提示  61
    4.3.3 汽轮机主要联锁信号状态界面设计  61
  4.4 联动压缩机组控制系统的应用与效果评估  61-65
    4.4.1 联动压缩机组控制系统的应用  61-63
    4.4.2 应用效果评估  63-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章结论与展望  66-68
  5.1 结论  66
  5.2 展望  66-68
参考文献  68-70
附录  70-86
致谢  86

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