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催化氣壓機控制系統(tǒng)的升級改造

文檔作者：徐世翔文檔來源：陜西延長石油（集團）有限責(zé)任公司延安煉油廠電儀車間		點擊數(shù)：	更新時間： 2026年01月25日
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催化氣壓機控制系統(tǒng)的升級改造
徐世翔
（陜西延長石油（集團）有限責(zé)任公司延安煉油廠電儀車間，陜西延安７２７４０６）
摘　要　某廠年產(chǎn)１００ 萬噸催化裝置的氣壓機控制系統(tǒng)技術(shù)落后、自動化水平低且能耗大，為此，對其
控制系統(tǒng)進行升級改造。新系統(tǒng)硬件由ＴＲＩＣＯＮ 控制器、ＴｕｒｂｏＳｅｎｔｒｙ 三取二電子超速保護器和Ｂｅｎｔｌｙ
３５００ 軸系統(tǒng)儀表組成；軟件改造通過系統(tǒng)程序優(yōu)化新的性能控制。實際投運結(jié)果表明：氣壓機的轉(zhuǎn)速平
均降低了４００ｒ／ｍｉｎ，中壓蒸汽一年最低減少８ 萬噸左右；同時，氣壓機控制系統(tǒng)操作得到了優(yōu)化。
關(guān)鍵詞　氣壓機　控制系統(tǒng)升級改造　汽輪機轉(zhuǎn)速　防喘振閥　反應(yīng)壓力
中圖分類號　ＴＨ４５　　　文獻標(biāo)識碼　Ｂ　　　文章編號　１０００-３９３２（２０１６）１１-１２２０-０２
　　氣壓機是催化煉化生產(chǎn)過程中的一個重要設(shè)
備，其作用是將分餾部分來的低壓富氣提高壓力
后送至吸收穩(wěn)定部分［１］ 。其動力主要來源于汽輪
機，汽輪機的動力主要來源于４ＭＰａ 中壓蒸汽。
原氣壓機控制系統(tǒng)由于技術(shù)落后，使得氣壓機經(jīng)
常處于滿負荷運行，能源浪費巨大。因此，氣壓機
控制系統(tǒng)不僅要在生產(chǎn)操作方面進行優(yōu)化，更應(yīng)
該在節(jié)能降耗方面有所突破。
陜西延長石油（集團）有限責(zé)任公司延安煉
油廠年產(chǎn)１００ 萬噸催化裝置的氣壓機控制系統(tǒng)于
１９９８ 年投產(chǎn)，由于技術(shù)落后、系統(tǒng)老化、新舊配件
無法兼容、設(shè)備故障率高及能耗大等原因，已經(jīng)無
法滿足安全平穩(wěn)生產(chǎn)的要求。為了實現(xiàn)裝置的安
全長周期運行，給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益，必須
對氣壓機控制系統(tǒng)進行升級改造。
1　原系統(tǒng)現(xiàn)狀①
陜西延長石油（集團）有限責(zé)任公司延安煉
油廠的年產(chǎn)１００ 萬噸催化富氣壓縮機為荏原
（ＥＢＡＲＡ）埃理奧特壓縮機，控制系統(tǒng)為ＡＢ ＰＬＣ
雙重冗余控制系統(tǒng)，配有Ｗｏｏｄｗａｒｄ 調(diào)速器、５０５ ＋
Ｌｏｏｐｍａｔｅ 位置操作器、ＰｒｏＴｅｃｈ２０３ 超速保護器、
ＣＣＣ 防喘振控制器、Ｂｅｎｔｌｙ ３３００ 軸系監(jiān)測系統(tǒng)及
ＹＯＫＯＧＡＷＡ 單回路調(diào)節(jié)器等。
在原氣壓機控制系統(tǒng)的控制過程中，每次開
車暖機到提速都需要操作工到現(xiàn)場進行手動調(diào)
節(jié)，而手動調(diào)節(jié)最大的弊端就是轉(zhuǎn)速控制精度低、
轉(zhuǎn)速波動大。尤其在經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速時，會造成氣
壓機長時間抖動，對設(shè)備傷害極大。另外，在正常
生產(chǎn)時，還需要操作工根據(jù)反應(yīng)壓力手動調(diào)節(jié)汽
輪機轉(zhuǎn)速。
原防喘振控制器為獨立ＣＣＣ 控制器，操作工
在畫面上無法看到當(dāng)前工作點的實際位置，而且
防喘振閥需要手動調(diào)節(jié)，一旦調(diào)節(jié)不及時就會造
成防喘振閥全部快速打開，導(dǎo)致反應(yīng)壓力突然升
高，火炬經(jīng)常性冒黑煙。這不但造成裝置運行不
穩(wěn)定，而且增加經(jīng)濟損失，污染環(huán)境。
2　新系統(tǒng)升級改造方案
新氣壓機控制系統(tǒng)由ＴＲＩＣＯＮ 控制器（三冗
余故障安全型系統(tǒng)）、ＴｕｒｂｏＳｅｎｔｒｙ 三取二電子超
速保護器和Ｂｅｎｔｌｙ ３５００ 軸系儀表組成。
2．1　轉(zhuǎn)速控制
調(diào)速器控制輸出程序主要由ＶＰＩＤ 功能塊完
成，其功能與常規(guī)調(diào)節(jié)器類似。但它只采用自動
方式，當(dāng)模式小于２ 時，輸出強制給０，轉(zhuǎn)速小于
５００ｒ／ｍｉｎ 時輸出最大為３０％。自動升速模式極
大地減少了操作工的勞動強度，降低了設(shè)備的風(fēng)
險域時間。系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制模塊改造后完全實現(xiàn)了
全自動調(diào)速，不再需要操作工在現(xiàn)場手動升速，實
現(xiàn)了自動通過臨界轉(zhuǎn)速和自動暖機的功能。
2．2　防喘振控制
壓縮機發(fā)生喘振的直接原因是其進口流量與
出口壓力不匹配進而造成壓縮機軸向低頻大振幅
周期性氣流振蕩。喘振會使壓縮機的性能惡化，
氣流參數(shù)（壓力、流量）大幅波動，噪聲和振動加
１２２０ 化 工 自 動 化 及 儀 表　　　　　　　　　　　　　　第４３ 卷 　
① 收稿日期：２０１６-０６-０７（修改稿） 萬方數(shù)據(jù)
劇，嚴(yán)重時足以損壞氣壓機。為此，通過增加反應(yīng)
壓力自動耦合模塊來控制汽輪機轉(zhuǎn)速和防喘振
閥，使工作點在防喘振線附近３％ ～５％范圍內(nèi)，
實現(xiàn)壓縮機的最佳工作工況和穩(wěn)定運行。當(dāng)需要
降低反應(yīng)器壓力時，控制系統(tǒng)首先關(guān)閉防喘振閥，
然后再提升轉(zhuǎn)速。當(dāng)需要提高反應(yīng)器壓力時，首
先降低轉(zhuǎn)速，然后再開防喘振閥。防喘振模塊的
升級改造達到了汽輪機轉(zhuǎn)速、防喘振閥和反應(yīng)壓
力自動控制的目的。
同時，本次改造還增加了喘振線和防喘振線
的自動變化功能和可視性，從上位機畫面中可以
直接看到當(dāng)前工作點對應(yīng)的實際流量與防喘振點
之間的真實距離。防喘振控制有３ 種工作模式：
自動，完全由防喘振自動保護程序起作用；半自
動，操作工可以根據(jù)裝置和現(xiàn)場情況人為給定一
閥位值，防止閥門長時間全部關(guān)閉而發(fā)生卡澀，操
作工只能向安全方向操作防喘振閥，在關(guān)閥時，壓
縮機一旦達到喘振控制線，系統(tǒng)會自動限制關(guān)閥
操作，保證機組安全；手動，在正常生產(chǎn)時，儀表調(diào)
校閥門時采用手動工作模式，防止排凝導(dǎo)致的防
喘振閥打開，造成裝置波動。
2．3　新增性能控制方式
本次改造新增了性能控制轉(zhuǎn)速和性能控制喘
振兩個功能，并根據(jù)原設(shè)計的理論喘振曲線，重新
計算了喘振曲線和防喘振曲線。新的防喘振曲線
采用漸開式，具有最大操作性能。為了防止工作
點超過防喘振曲線后才開始逐漸打開防喘振閥，
在程序中設(shè)定，當(dāng)工作點靠近防喘振曲線３％時，
將不再降低轉(zhuǎn)速或者關(guān)閉防喘振閥，而是根據(jù)反
應(yīng)器壓力自動打開防喘振閥或者升高轉(zhuǎn)速；當(dāng)工
作點大于５％裕度時，再執(zhí)行轉(zhuǎn)速或者防喘振控
制。綜上，既要保證壓縮機以最佳狀態(tài)運行，又要
保證工藝平穩(wěn)運行。當(dāng)兩個性能控制都投入自動
時，反應(yīng)壓力就不需要操作工操作了，系統(tǒng)會根據(jù)
設(shè)備的運行狀態(tài)通過對轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)和對反飛動閥
的控制來保證反應(yīng)壓力穩(wěn)定。
3　經(jīng)濟效益
由于氣壓機工作點的壓線運行，改造后氣壓
機轉(zhuǎn)速平均降低了４００ｒ／ｍｉｎ；而需要的中壓蒸汽
從原來的６０ｔ／ｈ 降到現(xiàn)在的５０ｔ／ｈ 左右，平均每小
時減少中壓蒸汽消耗１０ｔ 左右，一年最低減少中
壓蒸汽８０ｋｔ 左右，具有非常可觀的經(jīng)濟效益。反
應(yīng)崗位直接輸入反應(yīng)器壓力設(shè)定值機組控制系統(tǒng)
實現(xiàn)了全自動控制，除了壓縮機故障停機外反應(yīng)
崗位不再需要用防火炬閥來調(diào)整壓力，保證了裝
置長周期平穩(wěn)運行，實現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。
4　結(jié)束語
本次氣壓機控制系統(tǒng)的升級改造實現(xiàn)了自動
控制的目的，減少了人為操作失誤的可能性，保證
了裝置長周期平穩(wěn)運行，創(chuàng)造了非常可觀的經(jīng)濟
效益，實現(xiàn)了節(jié)能減排。尤其是汽輪機轉(zhuǎn)速、防喘
振閥和反應(yīng)壓力的自動控制得到了工藝和設(shè)備人
員的高度好評。硬件升級給技術(shù)提高創(chuàng)造了良好
的實現(xiàn)平臺，此次改造通過系統(tǒng)程序優(yōu)化了很多
新的性能控制，可為同行在進行類似系統(tǒng)升級改
造時提供一定的借鑒。
參考文獻
［１］　伍凌，易瑩杰，徐杰．國產(chǎn)ＤＣＳ 中富氣壓縮機防喘振
控制方案的實施［Ｊ］．化工自動化及儀表，２０１１，３８
（５）：６２４ ～６２５．
　　（上接第１１７１ 頁）
High-precision Temperature Monitoring System for Laser
ＬＩＵ Ｓｏｎｇ-ｂｉｎ１ ， ＷＡＮＧ Ｍｅｎｇ-ｑｉａｎ１ ， ＺＨＯＵ Ｃｈａｎｇ-ｑｉｎｇ２
（１．College of Electrical Engineering and Information， Northeast Petroleum University， Daqing １６３３１８ China；
２．Power Maintenance Team， Daqing Oil Production Plant， Daqing １６３３１８ China）
Abstract　Ｂｏｔｈ ＡＤ７７９３ ｃｈｉｐ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ-ｃｏｒｅｄ ｈｉｇｈ-ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．
Ｔｈｒｏｕｇｈ ＳＰＩ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ， ｔｈｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｔａ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ．Ｔａｋｉｎｇ
ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ ｃｈｉｐ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ， ｔｈｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｄａｔａ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｗｅｒｅ ｔｒａｎｓ -
ｆｏｒｍｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ＬＣＤ ｄｉｓｐｌａｙ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｃａｎ
ｒｅａｌ-ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙ ａｍｂｉｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｓｔａｙｓ ｗｉｔｈｉｎ ０．２％． Key words　ｈｉｇｈ-ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ， ＡＤ７７９３， ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ， ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２， ＳＰＩ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，
ｐｏｉｓｏｎｏｕｓ ｇａｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
　 第１１ 期　　　　　　　　　　　　　徐世翔．催化氣壓機控制系統(tǒng)的升級改造 １２２１

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