TS3000机组综合控制技术(ITCC)课件.ppt

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1、TS3000 Integrated Turbine Compressor Control (ITCC) TechniqueTS3000透平压缩机综合控制(ITCC)技术,TS3000 Integrated Turbine Comp,1. 1976 Electro-Pneumatic Governor 1976 电子调速器 晶体管电路。缺点：体积大，精度低，可靠性差。 2. 1980 Digital Governor 1980 数字电子调速器 集成电路。固化程序。缺点：灵活性差。3. 1983 User Configurable Governor 1983 用户可编程数字电子调速器 4. 198

2、3 Redundant Steam Turbine Control System 1983 冗余蒸气透平控制系统5. 1985 Configurable Redundant Governor 1985 可编程冗余蒸气透平控制系统6. 1988 User Programmable TMR Gas/Steam Turbine Control System 1988 用户可编程三重冗余燃气/蒸气透平机械控制系统7. 1993 Configurable Gas Turbine Generator Controller-ITGC 1993 可编程燃气透平调速控制器8. 1993 Compressor A

3、nti-Surge Control System-ITCC 1993 获得专利的电压调节（自动并网）运算法则9. 1994 Patent on Voltage Regulation Algorithm 1994 压缩机防喘振控制系统,TRICONEX Turbine Control InnovationsTRICONEX 透平机械控制的革新,1. 1976 Electro-Pneumatic Gove,北京康吉森06年业绩,北京康吉森06年业绩石 化 领 域序项目号用户名称投运时间号,北京康吉森06年业绩,6KJS-TR-5022锦州60万吨/年重整装置SIS/IT,北京康吉森06年业绩,12

4、KJS-TR-5030广石化加氢裂化装置SIS及ITCC,北京康吉森06年业绩,15KJS-TR-5036扬子石化140万吨/年芳烃联合装置,北京康吉森06年业绩,18KJS-TR-5043呼和浩特催化裂化装置能量回收三机组,北京康吉森06年业绩,23KJS-TR-5062中油华北分公司二/三催化机组控制系,北京康吉森06年业绩,25海南实华中心控制室安全仪表系统异构化装置2006.9.,北京康吉森06年业绩,26KJS-TR-5064中油茂名石化HDPE2006.8.,北京康吉森06年业绩,30KJS-TR5079加工中东含硫原油及生产清洁燃料工程制,北京康吉森06年业绩,33KJS-TR5

5、085中国石油抚顺石化公司石油三厂再生专用,北京康吉森06年业绩,36KJS-TR6010广石化100万吨延迟焦化装置安全仪表,北京康吉森06年业绩,41KJS-TR6035 广石化23万吨乙烯联合装置联锁系统,北京康吉森06年业绩,45KJS-TR-6046广州石化焦化ITCC及ESD200,The Advantage of TS3000 Integrated Turbine Compressor Control System (ITCC)TS3000综合透平压缩机组控制系统的特点-与传统控制器比较,The Advantage of TS3000 Integr,The Dis-Integra

6、ted Control System传统的分散控制系统,The Dis-Integrated Control Sys,TRICONEX TS3000 (ITCC)TRICONEX TS3000（透平压缩机综合控制系统）,TRICONEX TS3000 (ITCC),The advantage of Integrated control system 综合控制系统的优势,Lower procurement costs 低成本Lower engineering costs 低工程费用Lower installation costs 低安装费用Reduced space requirements 减

7、少安装空间Lower field instrumentation costs 现场仪表费用低No controller-to-controller communication delays 没有各种单功能控制器之间通讯的时间延迟No interconnection of controllers required 没有各种单功能控制器之间繁琐的连接,The advantage of Integrated co,The advantage of Integrated control system 综合控制系统的优势,Single hardware platform training独立的硬件平台S

8、ingle programming software training独立的编程软件Common platform with ESD, Burner Management systemsESD，加热炉管理系统的公共平台Not a “black box”不是“黑匣子”Easy to program and make changes容易编程和修改程序Seamless coordination of如下控制是同等的Turbine control透平控制Compressor surge control压缩机喘振控制Capacity control负荷控制Steam system control蒸汽系统

9、控制,The advantage of Integrated co,基于SIL3级可靠的硬件平台在不停车的情况下在线维护系统的扩性适应单机组或多机组控制灵活的机组控制软件包 1. 机组公用软件 2. 防喘振控制软件 3.调速软件 4.多机功用软件组态向用户开放,不是黑匣子调速、防喘、负荷协调控制（协调的概念和目的）良好的人机界面,TS3000控制系统在实际应用与日常维护中的优点,基于SIL3级可靠的硬件平台 TS3000控制系统在实际应用,The function of TS3000 systemTS3000系统的功能,1、 Steam turbine speed control 汽轮机调速控

10、制2、 Steam turbine overspeed protect 汽轮机超速保护3、Compressor Anti-Surge control 压缩机组防喘振控制4、Performance Control, main and assist machine technics parameter monitor 机组性能控制、主机及辅机的工艺参数监控5、 Turbine axletree position, temperature and vibration monitor 机组轴承位移、温度、振动监控6、Sequencing Control 顺序控制7、The interlock logi

11、c control of the turbine and unit. 机组和装置的联锁逻辑控制,The function of TS3000 system,TS3000 triple-modular redundant fault-tolerant control systemTS3000 三重冗余容错控制系统,TS3000 triple-modular redundan,Communication with other system与其它系统通讯功能,Communication with other syste,Speed control Strategy 速度控制策略,Accurate s

12、peed measure- within 0.01% 精确的速度测量测量精度0.01%Critical Speed avoidance 临界速度控制Multiple warm-up hold points 多段暖机设定点Magnetic Speed Pickup Selection Block 电磁速度探头的选择Each PI module can connect 8 speed signal 每块PI卡可以接8路速度信号 Mid-select for 3 or more speed signals 3个速度探头则采用中值High-select for 2 speed signals 2个速度

13、探头则高选,Speed control Strategy Accura,Speed Measurement转速测量,Speed Measurement转速测量,Speed Select Block转速选择模块,Speed Select Block转速选择模块Numb,Speed control logic when ready to start 起机时机组转速控制的逻辑,Speed control logic when ready,Typical turbine start up curve典型的机组起机曲线,Typical turbine start up curve,Sequence mo

14、de 方式设定 Description 描述 0 Shutdown 停机 1 Ready to Start (Standby) 准备启动 2 Warmup 暖机 3 Acceleration 升速 4 Run (No load rated speed to maximum control speed) 正常操作 5 Overspeed Trip Test 超速试验,Steam turbine start-up sequence description蒸汽轮机起机顺序,Sequence mode 方式设定,Steam turbine start-up sequence description蒸汽

15、轮机起机顺序,Steam turbine start-up sequenc,Turbine Auxiliaries Control汽轮机辅助控制,Condenser Level Control 冷凝器夜位控制Oil system monitoring 油系统监视Reservoir level 油箱液位Oil filter differential pressure 过滤器差压Oil header pressure monitoring 机头油压监视Spare oil pump start/stop 辅油泵启/停Oil pressure alarm and trip 油压报警和跳车,Turbin

16、e Auxiliaries Control汽轮,Turbine Auxiliaries Control汽轮机辅助控制,Vibration monitoring 振动监视Thrust monitoring 位移监视Steam header pressure control (PRV) 机头压力控制Bearing temperature monitoring 轴承温度监视Steam sealing system control 蒸汽密封系统控制,Turbine Auxiliaries Control汽轮,Anti-Surge Control 防喘振控制,Anti-Surge Control,Com

17、pressor briefness sketch map压缩机简单示意图,Compressor briefness sketch ma,Anti-Surge Control 防喘振控制,Universal Surge Line通用的喘振曲线Anti-Surge Control characteristic 防喘振控制特性Automation increase safety margin 自动增加安全域度Setpoint track function 设定点跟踪功能Speedily open and slowly close the circumfluence valve 回流阀快开-慢关控制功

18、能Special Surge Override Function 独立的比例控制功能 Speed coupling control 速度耦合控制,Anti-Surge Control 防喘振控制Unive,Compressor characteristic压缩机特性,典型的压缩机曲线,Compressor characteristicHpQ(i,Current Surge curve通用的喘振曲线,Current Surge curvePdischargeP,Typical compressor efficiency curve 典型的压缩机效率曲线,Typical compressor ef

19、ficiency,Compressor capability curve压缩机工作性能图,Compressor capability curveCon,Compressor capability curve calculate压缩机性能曲线的计算,Needed parameter:需要的参数The originality data when the compressor manufacture 压缩机制造原始数据Work curve 工作曲线Surge test date 喘振测试数据,Typical Compressor CurvesHpFlo,Performance Curve Devel

20、opment性能曲线开发,Select points alongsurge curve沿喘振线选择设定点,Performance Curve DevelopmentS,Calculate Performance Data性能计算数据,Calculate Performance DataTs入口,Two compressors parallel run两台压缩机并行运行,Two compressors parallel runPd,Anti-Surge control logic防喘振控制逻辑,Anti-Surge control logic,Setpoint track 设定点跟踪技术,Set

21、point track 设定点跟踪技术Current,Surge Override Function比例功能,Surge Override Function比例功能10,Compressor efficiency monitor压缩机效率监测,Using capability curve 利用性能曲线Real time efficiency track 实时效率跟踪Monitor time alternation optimize 监测时间间隔优化Turbine/compressor forepart fault alarm 透平/压缩机早期故障报警,Compressor efficiency

22、 monitorU,实例 结合程序讲述调节过程,一 调速程序简介请参考升速曲线启动顺序由一系列方式和状态来组成，系统中的顺序逻辑指定在任何当前方式下程序将会进入某种方式。以保证确定的程序进程以及在某一特定机械设备故障情况下采取的动作。如果启动程序选择自动升速方式，透平转速将沿升速曲线自动上升。如果启动程序选择手动升速方式，可由现场就地盘升速/降速操作按钮，或操作画面升速/降速按钮来执行。程序将按事先确定的升/降速速率进行，不再考虑预定的暖机停留时间。,实例 结合程序讲述调节过程一 调速程序简介,*调速程序简介调速程序主要由以下几个部分组成：1).开机顺序程序.完成模式的控制和选择。2).目标值

23、程序.完成在相应的模式下选择对应的最大最小目标值。3). 爬坡速率程序. 完成在相应的模式下对应升降速速率的选择。4). 实际设定值生成程序.依据在相应模式下的目标值和速率生成实际的给定值。 例如:在模式由2变成3时,其最大目标速度由0变为1500 RPM,速率为300 RPM/M，则实际设定值由0 RPM按照300 RPM/M的速率升到1500 RPM. 当模式由3变成4时,其最大目标速度由1500 RPM变为4000 RPM,则实际设定值由1500 RPM按照300 RPM/M的速率升到4000 RPM。,*调速程序简介,5).调速器控制输出程序主要由VPID功能快来完成,其功能与常规调节

24、器类似.但它只采用自动方式,输出加有模式小与2,强制输出为0,转速1000RPM时输出最大为40%的限制.详细介绍见功能块说明.注意： i、机组在升速过程中，无论在手动还是自动操作模式时，通过临界区时，均强制自动操作通过，待通过临界区后恢复正常升速。ii、 汽轮机单机超速试验时，注意：只有在停机时，iMODE2. 按超速试验按钮，否则不可以超速试验。超速试验时，分电子超速和机械超速试验，在电子超速状态下，不能做机械超速，因为电子超速的量程范围被限制，只有在机械超速试验状态下，才可以机械超速试验（量程范围被扩大）。,5).调速器控制输出程序,二、机组速度控制的过程(见画面,具体见逻辑图),二、机

25、组速度控制的过程(见画面,具体见逻辑图),（一）、汽轮机主气门的静态测试：,汽轮机主气门的静态测试工作只有在模式小于等于1时进行，大于1和权限不够时失效且不可见，具体做法如下：1 在模式小于等于1时，按气压机调速画面的静态测试按钮，弹出静态测试画面如下：,（一）、汽轮机主气门的静态测试： 汽轮机主气门的静态测试工作,2 做静态测试之前请详细阅读画面中的说明后，按静态测试按钮。弹出“静态测试”、“取消测试”、“取消”对话框，选择你想进行的操作。若按“静态测试”则进入静态测试阶段，可以通过游标或数字输入的方式改变去电液转换器的电流值，从而改变主气门的开度。5 测试完毕请按“取消测试”后，再按画面中

26、的推出按钮。,2 做静态测试之前请详细阅读画面中的说明后，按静态测试按钮,（二） TS3000系统控制的特点,TS3000系统针对汽轮机的特点采取如下控制措施；机组启动过程的速度控制 TS3000系统针对汽轮机在启机过程中所处的不同状态来实现机组的速度控制，TS3000系统将机组在启动运行中定义了8种运行方式，表示各种运行状态，各方式控制程序的定义如下：（见下图）方式描述：Mode 0 Turbine Shutdown 系统停车 Mode 1 System Reset 系统复位 Mode 2 Ready-to-Start 准备启动 Mode 3 Warm-up 1 暖机 1 Mode 4 Wa

27、rm-up 2 暖机 2 Mode 5 Accelerate 升速 Mode 6 Run 运行 Mode 7 Normal Shutdown 正常停车 Mode 8 Over-speed Test 超速试验,（二） TS3000系统控制的特点 TS3000系统针对汽轮,启动顺序由一系列方式和状态组成，TS3000中的顺序逻辑指定在任何当前方式下程序将会进入某种方式。以保证特定的程序进程以及在某一特定机械设备故障情况下采取的动作。如果启动程序选择自动升速方式，透平转速将沿升速曲线自动上升。如果启动程序选择手动升速方式，可由现场控制盘升速/降速按钮或HMI上的升速/降速软按钮来执行。系统默认为 H

28、MI若由现场控制盘升速/降速按钮进行升速和降速,则通过HMI上的就地盘/控制室选择开关来实现.,启动顺序由一系列方式和状态组成，TS3000中的顺序逻辑指定,Mode 0：系统停车或联锁动作就是方式0。Mode 1：联锁信号解除，经复位后，系统进入方式1, 此时速关阀启动（速速关阀）。防喘振调节阀电磁阀带电，此时可以用手动控制输出控制防喘振调节阀的开度，此步可以完成防喘振调节阀的静态测试。此步也可以完成主汽门的静态测试，按调速画面中的静态测试按钮，弹出静态测试画面，注意：此按钮只有在模式小于等于1时可见且有操作权限。静态测试完毕，请按取消测试按钮后再按推出按钮，退出静态测试画面。3. Mode

29、 2： 具备启动条件后,系统进入方式2。系统动作如下： *就地允许启动灯亮。,Mode 0：,TS3000机组综合控制技术(ITCC)课件,TS3000机组综合控制技术(ITCC)课件,Mode 3: 上述条件满足后，按下“启动”按钮（透平启动）后，系统进入方式3。系统动作如下：当选择自动升速方式时，目标设定值(第一暖机转速为:1500转/分)为暖缸转速，当前设定值按既定斜率爬坡到目标设定值。当实际转速到达1500转/分时,进行暖缸。暖缸分冷暖和热暖两种方式, 冷暖时间为45分钟, 热暖时间为20分钟。自动/手动方式升速速率可设置 (目前为: 5转/秒)。 机组升速沿预定曲线上升。手动方式下选

30、择就地盘方式，就地盘操作指示灯亮。此时就地盘按钮有效, HMI按钮失效。手动方式不考虑暖机时间。手动方式时一旦松开升速/降速按钮，目标设定值将同于当前设定值，暂时停止升速/降速。如果选择了自动方式，目标设定值为暖缸转速，转速达到暖缸转速时将启动暖机定时器。定时时间到，进入MODE 4。进行二阶暖机。第二暖机转速为: 4000转分, 暖机时间为: 20 分钟。手动方式将直接进入MODE 4。如升速方式是自动，在HMI上切为手动，目标设定值将同于当前设定值，暂时停止升速/降速。,Mode 3:,Mode 4: 方式4中当自动时，暖机时间到则自动从暖机1进入暖机2状态，系统动作如下：a. 升速控制器

31、自动方式时目标设定值，当前设定值将向目标设定值爬坡。如升速方式自动，在HMI上切为手动，目标设定值将同于当前设定值，暂时停止升速/降速。操作人员可用手动按钮升速/降速来恢复升速/降速。 b. 如选择手动方式（可选择就地盘或HMI），并选择升速/降速按钮，当前设定值将按固定升速率靠近目标设定值。手动方式下选择就地盘方式，就地盘操作指示灯亮。手动方式不考虑暖机时间。手动方式时一旦松开升速/降按钮，目标设定值将同于当前设定值，暂时停止升速/降速。,Mode 4:,Mode 5: 系统自动进入方式5。动作如下：a 临界区设置，在该范围，控制器以较快的速率升速/降速。如在临界区由自动切手动，将被禁止，一

32、旦走出临界区，目标设定值将同于当前设定值，暂停升速/降速b 任何联锁停车将使系统回到MODE 0。 Mode 6:系统自动进入方式6。系统动作如下： 一旦进入方式6，目标设定值限制在当前方式最大/最小设定值之间。a. 给定值限制在当前方式最大/最小设定值之间，超过将不接受。b. 任何联锁停车将使系统回到MODE 0。,Mode 5:,Mode 7: 在方式6状态下，以管理员以上身份进入系统，按下“正常停车”按钮后自动进入方式7，系统动作如下：系统会慢慢把转速降下来，可在1500转/分停留2分钟时间，然后停车。 Mode 8: 在方式2状态下，以管理员以上身份进入系统，按下“超速试验”按钮后自动

33、进入方式8，系统动作如下：,Mode 7:,a. 此时需要在现场手动升速。b. 按下“超速试验”时，转速在大于15611转/分（105%NE）时跳车。c. 按下“机械试验”时，转速在大于16511转/分（110%NE）时跳车。d. 若想取消超速试验，请按“超速试验”弹出对话框的“取消试验”按钮。,a. 此时需要在现场手动升速。,(三) 压缩机防喘振控制(见画面,具体见逻辑图),(三) 压缩机防喘振控制(见画面,具体见逻辑图),防喘振控制在完全手动状态下gMANUAL 置1，输出阀位由操作员在HMI“手动输出”上给出，当在半自动状态下，手动控制时，喘振控制优先。本程序喘振控制模式采用压比rPRA

34、TIO（Pd/Ps 纵坐标）对能力rHX（h/ Ps 横坐标）组成的坐标曲线，具体参数如下：入口流量： FI5119 0-90000m3n/min;出口压力： PI5122 0-16 MPa；入口压力： PI5121 0-12 MPa；入口温度： TI5165_1 0-100 C；喘振线 X 0.0 8.16 10.86 13.96 17.44 25.55 Y 1.0 1.125 1.17 1.23 1.31 1.43控制线(+8)X 8.0 16.16 18.86 21.96 25.44 33.55在本系统中，我们利用TRICON防喘振扩展函数功能模块SGB400来完成主风机的防喘振控制。,

35、防喘振控制,HMI画面上有喘振曲线图，其中有喘振线，和防喘振线，当喘振发生后防喘振线每次增加2%生成喘振下移线，成为新的防喘振线。当工况稳定脱离喘振区后，可按复位按钮，取消喘振下移线,恢复原防喘振线。随工况移动的工作点，指示出现在的工作点与防喘振线的距离。控制方式：有自动，半自动和手动，三种方式。自动方式下，喘振控制输出为自动控制输出。（其值为PID输出与比例输出高选值。）在手动方式下，输出阀位由操作员在HMI“手动输出”上给出。当在部分手动状态下，手动控制值，与喘振控制输出值选高值。喘振控制由喘振线和防喘振线及喘振下移线组成，当工作点越过防喘振线时，防喘振阀开始打开。控制输出具有快开、慢关功

36、能。,HMI画面上有喘振曲线图，其中有喘振线，和防喘振线，当喘振发,PID控制参数:作用方式： 反作用。给定值SP为由HOVER控制点设定值生成的，由于工艺车间要求取消设定点徘徊功能，振盘旋裕度kHOVER设置为55故，给定值SP一般为TOTAL_SAFETY,既5%。PV值为rMARGIN。放大倍数rSRG_G及积分时间rSRG_R，由函数Adptv_Tn1自动给出。可通过调整参数来改变比例，微分值。 比例功能：系统中有一个独立的比例项，它可强制防喘振阀打开，其作用与常规PI调节器之间相互独立。当操作点工作在喘振控制线rSUCLN的左侧时，比例项在喘振控制线左侧的rMAR某一设定区域内开始打

37、开防喘振阀。本系统设置为0.7,喘振线与防喘振线之间距离为0-100%,当工作点距离喘振线70%时防喘振阀开始打开,当工作点到喘振线时比例输出为100%。,PID控制参数:,喘振标志: a. 当气压机没有在喘振区域工作时，喘振标志给绿色。气压机工作点在喘振线以右。 b. 当气压机工作在喘振区域时，喘振标志给红色。气压机工作点在喘振线以左。防喘振线下移线校正复位: a. 当发生喘振时，防喘振线下移线右移2%，最多可以右移10次. b. 下移线校正复位按钮可以使下移线回到初始位置 反飞动阀控制: 在喘振控制操作区域，按钮为红色时表示当前选中的喘振控制方式。需要改变控制方式时：,喘振标志:,单击自动

38、按钮选择自动方式，输出完全由ITCC防喘振程序决定。 如图:气压机防喘振，全自动,TS3000机组综合控制技术(ITCC)课件,单击半自动按钮，选择半自动控制方式。反飞动阀的阀位输出是手动控制值与喘振控制输出值选高值。如下图所示：手动的阀位给定由图片右侧的上、下按钮操作。单击手动按钮，选择手动控制方式。此时防喘阀的开度完全由手动输出决定。,单击半自动按钮，选择半自动控制方式。反飞动阀的阀位输出是手动,程序介绍:,转速信号处理: 电子超速机械超速值的产生,程序介绍:转速信号处理: 电子超速机械超速值的产生,跳车信号的产生:,跳车信号的产生:,升速相关参数:,升速相关参数:,升速降速:,升速降速:

39、,启机顺序iMODE SELECT:,启机顺序iMODE SELECT:,进入模式0的条件:,进入模式0的条件:,进入模式1的条件:,进入模式1的条件:,进入模式2的条件:,进入模式2的条件:,进入模式3的条件:,进入模式3的条件:,进入模式4的条件:,进入模式4的条件:,进入模式5的条件:,进入模式5的条件:,进入模式6的条件:,进入模式6的条件:,进入模式7的条件:,进入模式7的条件:,进入模式8的条件:,进入模式8的条件:,速度检测:,速度检测:,Target Speed Setpoint Minimum Limits 设定最小目标速度极限,Target Speed Setpoint M

40、inimum,Target Speed Setpoint Maximum Limits 设定最大目标速度极限,Target Speed Setpoint Maximum,Ramp Rate Generation 产生爬坡速率,Ramp Rate Generation 产生爬坡速率,WARM UP 1 COUNTDOWN TIMER,WARM UP 1 COUNTDOWN TIMER,WARM UP 2 COUNTDOWN TIMER,WARM UP 2 COUNTDOWN TIMER,OVERSPEED TEST ENABLE 超速试验激活,OVERSPEED TEST ENABLE 超速试验

41、激活,正常停机时，在15000转，机组冷却时间,正常停机时，在15000转，机组冷却时间,速度的目标设定值和实际设定值,速度的目标设定值和实际设定值,调速器输出至电液转换器,调速器输出至电液转换器,模拟信号处理,模拟信号处理,模拟信号处理,模拟信号处理,模拟信号处理,模拟信号处理,模拟信号处理,模拟信号处理,控制线,控制线,下移线,下移线,工作点计算: 气压机入口流量补偿换算,工作点计算: 气压机入口流量补偿换算,工作点计算: 气压机入口流量补偿换算,工作点计算: 气压机入口流量补偿换算,喘振点计算:,喘振点计算:,压比计算:,压比计算:,域度计算:,域度计算:,TS3000机组综合控制技术(ITCC)课件,喘振标志:,喘振标志:,总域度计算:,总域度计算:,控制器设定点计算:,控制器设定点计算:,TS3000机组综合控制技术(ITCC)课件,控制器输出:,控制器输出:,比例项输出:,比例项输出:,选择输出:,选择输出:,谢谢观看！2020,谢谢观看！,