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1、学校代码：11414学 号：G中国石油大学硕士研究生学位论文(申请中国石油大学工程硕士学位)压缩机监控系统的开发及应用学科专业：机械工程培养方向：化工过程机械硕 士 生：指导教师：(博导 教授) 现场导师： (高工)入学日期:2003 年 3 月 论文完成时间：2007 年 5 月中文摘要监测及控制系统直接影响到大机组的平稳运行和物料损耗，因此监控系统发挥着至关重要的作用。大庆化肥厂的二氧化碳压缩机是整个生产装置的核心部分，而且控制比较复杂、停车次数多。这里对二氧化碳压缩机的监控系统进行了详细研究，重点包括机组振动监测系统、联锁系统、3C 控制系统、ESD 系统等。同时针对各仪表控制系统常出现
2、的问题进行分析，并采取了一系列改进措施使监控系统运行更加稳定，生产更加安全，而且大幅降低了监控系统的故障率和物料损耗。为监控系统在大机组中更好的应用提供了宝贵的经验。关键词：压缩机； 监控系统； DCS； 控制器ABSTRACTMonitoring and controlling system will have a direct effect on stable running and material consumption of large units , therefore it is very important for monitoring system . CO2 compres
3、sor from Daqing fertilizer plant is a center part of the entired units ,and controlling procedure is more complicated and many times shutdown. The detailed researching will be finished in the thesis on monitoring system of CO2 compressor, including compressor surging monitoring system, interlock sys
4、tem, CCCcontrolling system, ESD system and soon .At same time the problems from instrument controlling system will be analysed , taking some improved measures for monitoring system to ensure system runing more stable and safe and reduce fault rate and material consumption of monitoring system. It su
5、pply a valuable experience for monotoring system utilization in large units. Keywords：compressor； Monitoring and controlling system； DCS； Controller目 录第 1 章 前言 .1第 2 章 二氧化碳压缩机监控系统概述 .22.1 二氧化碳压缩机流程简介 .22.2 二氧化碳压缩机监控系统特点 .4第 3 章 机组监控系统的原理和设计 .63.1 振动系统的原理和设计 .63.1.1 振动监测系统原理 .63.1.2 振动监测系统的设计 .93.1.3
6、 本特利振动系统安装注意事项 .113.2 大机组控制系统原理及应用 .133.2.1 性能控制器的原理及应用 .143.2.2 防喘振控制器的原理及应用 .183.2.3 透平速度/抽汽压力控制器的原理及应用 .213.3 压缩机组控制系统和 DCS 间通讯设计 .233.3.1 压缩机组控制系统和 DCS 间通讯原理 .243.3.2 TPS 系统 SI 与 3+系列控制器的通信组态 .25第 4 章 监控系统的灵活应用 .274.1 3300 系统应用中的常见问题 .274.1.1 干扰来源及处理 .274.1.2 探头尾线密封问题 .294.2 控制系统常见问题分析 .304.2.1
7、3C 控制系统的应用 .304.2.2 电液转换器的问题分析 .31iv4.3 DCS 系统操作界面的优化 .344.3.1 Changezone 介绍 .344.3.2 Changezone 的修改 .354.3.3 修改后的 Changezone 效果 .40第 5 章 控制系统的应用效果及结论 .425.1 监控系统的实际应用效果 .425.1.1 3300 振动监测系统实际应用结果 .425.1.2 3C 控制系统的应用效果 .435.1.3 DCS 系统操作界面及通讯实施后的效果 .445.2 经济效益和社会效益 .455.3 结论 .46参考文献 .47致 谢 .49中国石油大学(
8、 北京)硕士研究生论文 第 1 章 前言1第 1 章 前言对于大型化肥生产企业，压缩机组能否平稳运行关系到整个企业的安全生产，因此监测及控制系统发挥着至关重要的作用。目前国内外的大机组监控系统一般都采用比较成熟的系统，如大庆化肥厂的振动监测系统采用本特利公司生产的 3300 传感器系统。该系统在高速旋转机械振动和运行参数测量中，具有测量范围宽、抗干扰能力强、不受介质影响、结构简单等优点。压缩机控制系统采用美国压缩机控制公司（CCC）的 3C 系统控制器，实现复杂的控制策略。同时它的软件提供了多种防喘振控制算法和控制策略，能够满足用户需求。二氧化碳压缩机的部分显示和控制功能是由 Honeywel
9、l 公司的 DCS 系统完成的。DCS 系统操作简便、可靠性高。虽然监控系统是比较成熟的系统，但是由于施工、设计、维护等各方面原因，在实际的应用过程中还存在一些困扰设备长周期运转的因素，如振动监测系统的探头尾线在设备长时间运行时尾线密封处容易渗油；DCS 在压缩机紧急状态下控制较慢等。这里对二氧化碳压缩机的监控系统的设计及原理进行了研究，并阐述了常见故障出现的原因，通过一系列的改进措施提高了大机组的稳定性和可靠性，对同类型的企业具有一定的指导意义。中国石油大学(北京)硕士研究生论文 第 2 章二氧化碳压缩机监控系统概述2第 2 章 二氧化碳压缩机监控系统概述2.1 二氧化碳压缩机流程简介二氧化
10、碳压缩机是离心式压缩机，由透平驱动。此压缩机共分四段，前二段统一转轴，装在一个水平剖分式缸体内。后二段是一根转轴，装在筒形缸体内。在这两个转轴之间装有一个增速箱。各段间设有气体冷却器和液滴分离器。在 2005 年扩容改造中，由于二氧化碳压缩机能力达不到扩容要求，因此在二氧化碳压缩机前新增一台增压机（3102-JA） ，是由意大利新比隆公司制造的，其控制系统随机组配套引进。它由一台 8200KW 电动机驱动。入尿素装置的二氧化碳首先进入液滴分离器 S101。入口流量、压力、温度由 FT101、PT106、TT160 指示二氧化碳进入 S101，分离掉二氧化碳中所含的水分后，通过增压机控制风门 H
11、V-2326 后，进入增压机，在这段管线上设有 FT2327 流量计、压力 PT2330 指示、温度由 TT2326指示，同时 S101 液滴分离器上还设有液位高联锁 LSH2326。增压机出口的二氧化碳压力约为 0.305MPa，由 PT2331 指示，出口温度为：120，由 TT2327 指示，在增压机出口管线上还设有出口温度高联锁 TAHH2328、出口压力高报警 PAH2331 和出口压力高联锁PAHH2332。增压后的二氧化碳气经冷却器冷却后进入增压机出口液滴分中国石油大学(北京)硕士研究生论文 第 2 章二氧化碳压缩机监控系统概述3离器，分离器液位由 LV2328 控制，在液滴分离
12、器上设有 LSH2329 液位高联锁。在增压机出口分离器后至 S101 入口管上设有一根防喘振返回流管线，使二氧化碳由增压机出口回至增压机入口，通过调节阀FV2327 控制，用于机组的开、停车及防喘振。进入压缩机低压缸一段压缩的二氧化碳由温度 TT111/1 指示，压力由 PT105 指示，压缩机后一段出口压力约为 0.60MPa，由 PT113 指示，温度升到 102，由 TT111/2 指示，流量由 FT103 指示，进入一段冷却器冷却,温度降为 35，由 TT111/3 指示。经分离器后进入压缩机二段压缩。压缩机二段出口压力为 2.2MPa，由 PT115 指示，温度升为 177,由TT111/4 指示，进入二段冷却器冷却,温度降为 35,通过分离器分离掉部分二氧化碳中所含的水分后，进入压缩机高压缸三段压缩。在二段至三段管线上设有段间放空阀 HV112。用于压缩机的开、停车过程中的升压与降压。二氧化碳在压缩机高压缸经三段压缩至 7.42MPa，由 PT117 指示，温度升至 163.45，由 TT111/6 指示。进入三段冷却器冷却,经过冷却的二氧化碳进入三段离器分离掉
