賀爾碧格無極量控制原理與日常應用

宋洋 張凱(中國石油遼陽石化分公司煉油廠，遼寧 遼陽 111003)

1 基本功能

1.1 HydroCOM是什么

它是可靠、高效、易實現(xiàn)的壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。Hydro-COM這個單詞來自英文“hydraulically actuated computerised，compressor control system”，意為“液壓驅(qū)動、計算機控制的壓縮機氣量控制系統(tǒng)”，簡稱氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。壓縮機的流量控制回路是在DCS或是PLC里實現(xiàn)的。

1.2 功能說明

執(zhí)行機構(gòu)與CIU之間的信號傳遞是通過RS485總線來實現(xiàn)的。CIU模塊地功能是為執(zhí)行機構(gòu)提供控制信號，并且是控制系統(tǒng)和HydroCOM系統(tǒng)之間信號交流的中間模塊，從而實現(xiàn)一個完整的閉環(huán)控制.

DCS/PLC或是其它回路控制器與HydroCOM之間的信號為模擬量和二進制開關量信號。同時CIU也提供Modbus接口與其它系統(tǒng)通訊。

上死點傳感器不僅可以同步測量壓縮機的轉(zhuǎn)速，而且可以實時提供活塞在氣缸中的即時位置給CIU，執(zhí)行機構(gòu)正是根據(jù)這個原理來控制進氣閥的開啟和閉合時間。故壓縮機的氣量調(diào)節(jié)可以簡化為在控制室內(nèi)輸入相應的參數(shù)值即可。

1.3 氣體回流控制

HydroCOM氣量無級調(diào)節(jié)的原理可稱為“回流省功”，具體來說就是在壓縮行程中，使部分氣體未經(jīng)壓縮而重新返回到進氣總管從而節(jié)省能耗。

1.4 控制原理

壓縮機是由DCS、PLC，或者由HOERBIGER提供的閉環(huán)控制器來控制。主要的過程是選取其中一個過程變量（例如.排氣壓力，吸氣壓力，流量.）作為主控變量，用戶給這個變量設定值，PI控制器被分配到壓縮機的每一級上，第一級根據(jù)過程變量來控制。第一個控制器的輸出主要作用于第一級，在高壓級，選取級間壓力作為過程控制變量，各級的負荷百分比信號轉(zhuǎn)換為4-20mA信號傳輸給CIU。

2 HydroCOM氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成部件

下面列出了HydroCOM系統(tǒng)的所有部件，它們將在下面部分描述：

執(zhí)行機構(gòu);中間接口單元CIU;直流48伏供電電源EPS;隔離放大器IA;上死點傳感器;液壓油站HU;服務軟件HSS.

2.1 執(zhí)行機構(gòu)

CIU通過實時現(xiàn)場總線方式提供給執(zhí)行機構(gòu)控制信號，液壓油站單元（HU）提供液壓油來作為驅(qū)動力，進而控制卸荷器來控制進氣閥的開啟與閉合。EPS變壓器為每個執(zhí)行機構(gòu)提供48VDC電源。

2.2 中間接口單元模塊CIU

中間接口單元模塊CIU是賀爾碧格無極量控制系統(tǒng)和DCS控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系模塊。往復式壓縮機每級的控制信號都被轉(zhuǎn)換為進氣閥的開啟/閉合信號?！癈IU激活”、“CIU報錯”、“CIU故障”以及執(zhí)行機構(gòu)動作等信號都需要通過CIU傳輸。CIU通過RS232接口設置，接口是在CIU的正面面板上。通過上死點傳感器同步獲取往復式壓縮機的轉(zhuǎn)速和曲軸轉(zhuǎn)動位置，CIU就可以實時計算閥的動作時間。

3 日常維護與經(jīng)驗分享

3.1 閥窩溫度的監(jiān)測

如果進氣閥閥窩溫度有顯著上升，通常意味著該進氣閥有過量的氣體回流。一般而言，運行過程中的氣體回流導致進氣閥溫度升高，故比較所有進氣閥的溫度才能發(fā)現(xiàn)不正常。

3.2 氣量控制的監(jiān)測

對于多級壓縮機，各級的控制信號彼此之間保持一致。當負荷變化了，所有的控制信號也跟著變化，本質(zhì)上對應關系保持不變。如果沒有安裝級間壓力自動控制，通過比較各級控制信號，核對負荷的平均分配。如果某一級的輸出信號有很大偏差，意味著某一級做功不正常。

3.3 液壓油站的監(jiān)測

通常液壓油站安裝一個溫度變送器，用來監(jiān)測油溫，需要監(jiān)測該數(shù)值使之處于溫度定義量程內(nèi)，如果超溫就會聯(lián)鎖停止賀爾碧格無極量控制系統(tǒng)。利用安裝在油站上的壓力變送器來測量油壓用于維持賀爾碧格無極量控制系統(tǒng)正常運行所需的最小壓力，如果最小壓力過低就會聯(lián)鎖停止賀爾碧格無極量控制系統(tǒng)。

3.4 實際情況

有一次在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)賀爾碧格無極量控制系統(tǒng)SIM卡件報錯，CIU中間模塊也出現(xiàn)報警，查找故障代碼表發(fā)現(xiàn)是第一級入口和第二級入口工作不正常，停車后下電處理，更換了兩個電氣室后發(fā)現(xiàn)SIM卡件還是報錯，利用手頭備件更換SIM卡件后正常，經(jīng)檢測是原現(xiàn)場電氣室漏電反串回SIM卡件，造成兩塊SIM卡件損壞，希望賀爾碧格能夠改進接線機制，增加安全柵來保護卡件。

4 結(jié)語

因此，HydroCOM是一種用于往復式壓縮機的無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)（10-100%）。通過無極量的應用，最終實現(xiàn)最低負荷下限取決于氣體組分、操作工況和壓縮機的設計參數(shù)。液壓驅(qū)動的卸荷裝置讓進氣閥延遲關閉，使多余部分氣體未經(jīng)壓縮而重新返回到進氣總管，壓縮循環(huán)中只壓縮了需要壓縮的氣量。通過這種方式每一個行程的氣體流量可以得到控制。往復式壓縮機K6101A的指示功消耗與實際容積流量成正比，因此氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠最大程度地節(jié)約能耗。以上是我在工作中的一點收獲,與大家分享，敬請指導。

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