壓縮空氣系統(tǒng)儀表控制調(diào)試方法分析研究

蔡紅茹（中國原子能科學研究院，北京 102413）

氣動系統(tǒng)在正常運行的過程之中需要壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)為其提供滿足相關要求的壓縮空氣?，F(xiàn)階段在氣動系統(tǒng)之中的壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)一般有三種類型，其用途也存在一定的差異。第一種空氣壓縮系統(tǒng)是主空氣壓縮系統(tǒng)，其作用是滿足氣動系統(tǒng)正常運行的需要、用于氣動系統(tǒng)的維修、測試氣動系統(tǒng)核心裝備的性能；第二種是應急壓縮空氣系統(tǒng)，其實質(zhì)上是儀表設備的備用氣源；第三種是常規(guī)空氣壓縮生產(chǎn)系統(tǒng)，其作用是在空氣氣壓不足時，保證氣動系統(tǒng)內(nèi)部主要設施的氣壓。

1 空氣生產(chǎn)系統(tǒng)組成

在氣動系統(tǒng)之中壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分是空氣壓縮機房?？諝鈮嚎s機房產(chǎn)生的壓縮空氣將供給給儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)和公用壓縮空氣分配系統(tǒng)這兩個系統(tǒng)。氣動系統(tǒng)在正常運行的過程之中空氣壓縮機房直接向氣動系統(tǒng)連接的各個設備和各個廠房供氣?？諝鈮嚎s機房供應到設備和廠房的一部分壓縮空氣會輸送到廠房之中的應急壓縮空氣機房內(nèi)，并在此機房之中經(jīng)過凈化、干燥等一系列的處理，經(jīng)過處理之后的壓縮空氣將做為儀表的用氣被供給各個儀表用戶端。從實用的角度講，廠房之中的應急空氣壓縮系統(tǒng)是空氣壓縮機房的一個備份，在應急的時刻進行應用。

2 儀表控制功能及調(diào)試方法

氣動系統(tǒng)之中的空氣壓縮生產(chǎn)系統(tǒng)是由多個部分有機組合為一個整體進而發(fā)揮相應的功能。這一系統(tǒng)之中設備構(gòu)成最復雜，控制難度最大的子系統(tǒng)是主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)。本文在論述儀表控制功能的調(diào)試方法時選擇這一系統(tǒng)為研究的基本對象，深入全面系統(tǒng)的論述這一系統(tǒng)的基本組成，所發(fā)揮的基本功能以及在調(diào)試的過程之中采用的諸多方法。

2.1 主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)概述

主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的控制核心設備安裝在空氣壓縮機房之中，常用的控制器為ACS400系統(tǒng)，這一系統(tǒng)適用于具有多臺空壓機和其他處理設備的壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)之中。該系統(tǒng)主要具備以下幾個方面的功能：一是對空氣壓縮生產(chǎn)系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)測和控制，；二是根據(jù)壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的實際生產(chǎn)過程匯總和形成各種類型的報表。三是對空氣壓縮生產(chǎn)系統(tǒng)之中的各種類型的設備進行實時的監(jiān)測，保證設備的運行處于正常的狀態(tài)之中。這一系統(tǒng)實際應用的過程之中能夠?qū)χ鲏嚎s空氣生產(chǎn)系統(tǒng)之中的所有設備實現(xiàn)正確可靠的控制。本文所研究主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)其包含的主要設備為空氣壓縮機數(shù)量為6臺，干燥過濾器數(shù)量為6臺、干燥器前電動閥6 臺、冷卻塔3 臺，此外系統(tǒng)之中還有大量的輔助性設備。ACS400控制器能夠按照氣動系統(tǒng)設計的要求實現(xiàn)對整個系統(tǒng)所有設備的全自動控制，實現(xiàn)了主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的無人值守生產(chǎn)。

2.2 主壓縮系統(tǒng)工藝流程概述

本文研究的主壓縮系統(tǒng)內(nèi)部的空氣壓縮機組采用并聯(lián)布置的方式，其生產(chǎn)的壓縮空氣首先經(jīng)過干燥凈化裝置進行凈化干燥處理，再進入到壓縮空氣緩沖罐之中，再輸送給氣動系統(tǒng)之中需要壓縮空氣的各個用戶。空氣壓縮機組在工作過程之中的冷卻方式為獨立冷卻水冷卻。在氣動系統(tǒng)運行的特殊要求下，主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝會進行一定的調(diào)整。例如在進行氣動系統(tǒng)的核心設備性能維護測試時，主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)之中六臺空氣壓縮器產(chǎn)生的壓縮氣體，仍然無法滿足實際使用的要求，此時應急空氣壓縮機組將啟動工作，將產(chǎn)生的壓縮氣體輸入到壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)之中滿足氣動系統(tǒng)運行的需要?？諝鈮嚎s機組在工作的過程之中可能因為各種原因出現(xiàn)電源丟失的現(xiàn)象，在這種情況下空氣壓縮機房之中的空氣壓縮機將停運并準備重新進行啟動。

2.3 系統(tǒng)控制柜功能

ACS400在正常運行的過程之中其主要包含以下幾個方面的功能。第一個方面的功能是實現(xiàn)對主壓縮系統(tǒng)之中各臺空氣壓縮機運行狀態(tài)的控制；第二個方面的功能是對各臺空氣壓縮機的運行順序進行有效的切換；三是保證氣動系統(tǒng)之中各個用氣管道路線之中氣壓的穩(wěn)定；四是對主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)之中的各種設備的控制方式進行切換；五是當主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)之中的設備出現(xiàn)故障時，能夠?qū)崿F(xiàn)各種設備之間的切換；六是實現(xiàn)對輸出信號的控制。

3 主要問題分析及解決方案論述

ACS400 是一種在工業(yè)之中得到非常成熟應用的控制系統(tǒng)，其在進行安裝調(diào)試的過程之中通常不會出現(xiàn)各種問題，在實踐的過程之中ACS400控制柜的安裝調(diào)試一般比較順利。在實踐的過程之中問題主要出現(xiàn)在DCS 的邏輯同實際現(xiàn)場設備之中的設計存在不匹配的問題，本文主要論述這一方面存在的問題。

3.1 主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)400KC控制邏輯存在的信號問題及解決方案

在400KC 的邏輯控制系統(tǒng)之中，KIC 的命令在經(jīng)過觸發(fā)器之后會轉(zhuǎn)變成為一個電信號。例如主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)之中的遠程控制設備打開時，系統(tǒng)之中將保持為ON命令；在這種情況下當設備系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到就地控制系統(tǒng)之后，將關閉相關的遠程控制系統(tǒng)，此時由于ON命令信號一直在保持，設備將無法重新啟動。針對這一問題，在經(jīng)過一系列的實際試驗之后發(fā)現(xiàn)最有效的解決方式是在RS觸發(fā)器之后再增加一個2S的脈沖，進而將相關命令觸發(fā)形成的長信號轉(zhuǎn)變成為一個短信號，進而使相關的設備在識別到這一信號之后實現(xiàn)控制。DCS KIC在某些情況下輸出的控制信號無法對相關的設備進行有效的操作。深入的分析這一問題發(fā)現(xiàn)是廠家之間的設計文件存在錯誤。在聯(lián)系廠家對其進行修改之后這一問題得到解決。

3.2 軟件修改

在DCS的邏輯控制軟件之中存在部分邏輯錯誤設計，這些錯誤的設計導致了相關的控制命令在傳遞的過程之中出現(xiàn)錯誤，進而導致整個系統(tǒng)無法正確運行，始終處于報警的狀態(tài)之中。針對這一出現(xiàn)的問題，首先是對DSC的控制電路圖進行全面深入的分析，明確電路圖之中正確的邏輯順序，再根據(jù)這一正確的順序?qū)ο到y(tǒng)的控制軟件進行修改進而消除掉系統(tǒng)之中存在的邏輯錯誤，解除整個系統(tǒng)存在的報警狀態(tài)。

3.3 邏輯關系設置錯誤

DCS層在進行控制的過程之中涉及到了大量的“門”、“與”電路設計，這些電路在設計的過程之中出現(xiàn)微小的錯誤，將導致整個控制系統(tǒng)無法正常的進行工作。在對DCS 二層邏輯設計進行調(diào)整的過程之中發(fā)現(xiàn)某些情況下主動控制電路信號動作會導致整個系統(tǒng)報警，深入的研究發(fā)現(xiàn)是邏輯控制電路設計出現(xiàn)錯誤。針對這一情況在對邏輯電路進行調(diào)整之后，主控制電路在工作的過程之中再不出現(xiàn)報警現(xiàn)象。

4 結(jié)語

進行壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)試的根本目的是為氣動系統(tǒng)的正常運行奠定基礎，為機組的正常工作奠定基礎。本文主要介紹了主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)在調(diào)試的過程之中存在的問題，并針對這些問題提出了針對性的解決方法。這些解決方法在實踐之中起到了非常好的應用效果，為此后進行其他機組和設備的調(diào)試奠定了基礎，為主壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的進一步調(diào)試起到了較大的借鑒作用。