透平机控制系统介绍ITCCtraining
第四章 透平控制系统
4．透平控制系统4．1 总体描述透平控制系统操作透平机组给它的子系统，系统产生电气控制信号给透平机组，用于起动、停止负载、卸载、手动或自动及本地控制或远控。
本章描述为一般描述，特殊应用可能与本章描述有所不同。
使用本章节内容时可以参照随装置一并提供的软件文档、逻辑图表及电气图表。
4．2 功能描述基于微处理器的控制系统根据每项使用的输入/输出模块组合的应用而定制。
系统控制扫描、监视及数据接收。
数据在可编程控制器中处理并发送到输出模块，用于传输到装置的控制单元。
控制系统功能如下：＃顺序＃控制＃保护＃显示控制盘由电气开关组成，允许命令的输入和状态指示。
同时包括显示设备，用于反映控制参数。
透平装置包括将操作状况报告给控制系统的仪表及接受来自主或备用控制系统的控制设备。
控制单元为PLC控制的电气的、电磁的及电动液压机械装置。
控制系统单元如图4.2.1所示4．2．1 顺序顺序功能控制控制系统的逻辑单元，逻辑单元是与开关、电磁阀、继电器和比较器等设备有关的事件（开/关、启动/停止、是/否）。
顺序功能监视与感应事件，进行与操作系统组件的有关计算。
顺序单元包括：＃起动＃负载＃停止＃后润滑逻辑图描述了顺序功能。
本章使用这些逻辑图进行说明。
起动：手动起动涡轮机械顺序如下＃系统上电＃故障复位＃选择操作模式＃开始起动在手动起动开始后，系统完成如下工作：＃燃料阀与润滑压力检查＃吹扫曲柄＃点火＃起动器跳脱＃润滑监视系统上电控制系统通过打开电源上电，复位任何报警和关断故障。
复位故障在起动前，所有的关断故障必须清除，未解决的关断故障将使装置不能起动。
“BACKUP RESET”开关给电，按“ACKNOWLEDGE”及“RESET”开关来复位。
选择操作模式将OFF/LOVAL/REMOTE开关扳到LOCAL或REMOTE位置来选择操作模式。
开始起动一旦起动开始，控制系统执行润滑与驱动装置系统检查，起动装置风扇，执行燃料关断阀测试与预前曲柄状态检查。
透平压缩机培训资料
透平压缩机培训资料一、基本工作原理透平式压缩机也叫蜗轮式压缩机。
通常分为离心式压缩机和轴流式压缩机两种。
在全低压空分装置中，透平式压缩机得到广泛的应用。
离心压缩机，对于气体做功，是通过装在转子上的叶轮来实现的，叶轮在驱动机的带动下旋转，把所得到的机械能通过叶片传递给流过叶轮的气体。
因此气体在叶轮内的流动过程中，一方面加了气体本身的压力，另一方面又得到了很大的速度能（动能），气体离开叶轮后，这部分速度能，在功过叶轮后的扩压气，回流器弯道的过程中转变成为压力能，进一步使气体压力提高。
但是，在离心压缩机中，一个叶轮所能实现的压力的提高是有限的，一般压力比仅为1·3～2。
因此，为了得到某一个一定的压力，压缩机有许多级组成，级的固定元件，除了吸气室，扩压器，蜗壳外还有弯道和回流器。
现在我们介绍一下级中的工作轮与其相配的固定元件的的作用与原理。
（1）吸气室吸气室是用来把所需压缩的气体由进气管或中间冷却器的出口均匀的吸入工作轮去进行增压。
因此，在每段压缩机的第一级进口都设置了吸气室。
（2）工作轮工作轮也称为叶轮，它是压缩机中的一个最主要的部件。
气体在工作轮叶片的作用下，随着工作轮做高速旋转。
气体由于受旋转离心力的作用，以及在工作轮的扩压流动，使气体通过工作轮后的压力增高，此外，气体的速度也能同样在工作轮里得到提高。
因此，可以认为工作轮是气体提高能量的唯一部件。
（3）扩压器气体从工作轮流出时，具有较高的流动速度。
为了充分利用这部分速度能，常在工作轮后设置了通流截面逐渐扩大的扩压器，用以把速度能转化为压力能，以提高气体压力。
（4）弯道与回流器为了把扩压器后的气体引导到下一级工作轮去继续提高压力，在扩压器后常设置了使气体拐弯的弯道，以及把气体均匀的引入下一级工作轮进口的回流器。
（5）蜗壳蜗壳的主要目的是把扩压器后面的气体汇集起来，把气体引到压缩机的外面去，使它流向气体的输送管道或流到冷却器中进行冷却。
此外在汇集气体的过程中，在大多数的情况下，由于蜗壳外径的逐渐扩大，也使气体起到一定的降速扩压作用。
ITCC综合控制系统
ITCC综合控制系统
ITCC综合控制系统应用于透平驱动压缩机的控制系统，要求具有三个基本控制功能：透平控制(SIC)
压缩机性能控制(PIC)
压缩机控制(UIC)
压缩机运行控制和过程控制
ITCC 能实现压缩机性能控制或入口压力控制和喘振时的解耦控制。
罐体液位控制回路和其它过程控制回路也是ITCC 的组成部分。
它们同时具备过程和反喘振控制间的解耦功能。
压缩机/汽轮机附属系统保护。
ITCC 为压缩机/汽轮机附属系统提供持久监测和保护功能，并且输出报警或停机和关机。
顺序控制和起机停机
ITCC 包含几个程序，都用来辅助起动压缩机、汽轮机。
其中一个程序使汽轮机自动升速到暖机速度, 到达暖机速度后，将根据压缩机工况使汽轮机速度增长到额定转速。
另一个程序可使汽轮机组冲过临界转速区。
这种起动过程可以为操作者做其它重要工作嬴得更多的时间。
ITCC控制系统和透平压缩机的安装与调试
ITCC控制系统和透平压缩机的安装与调试摘要：我公司于2011 年在越南（煤头）化肥项目气化装置中安装的关键性设备循环气压缩机采用压缩机/透平综合控制系统ITCC （TS3000），该系统可靠性高，为设备和管道的正常安全运行提供了保证。
本人参与了压缩机从安装到单体试车再到整个系统开车成功的全部过程，系统的正常投运，对气化装置顺利开车起到积极效果，从而保证了工程开车的进度和质量的要求。
关键字: ITCC 安装循环气压缩机系统主要由：油站、主动力部分、工作部分、循环气管线部分和ITCC控制系统组成，其中油站油品分成多路向汽轮机和压缩机输送润滑油和控制动力油，而使用油品的设备本身对油品的条件有很高的要求，ITCC控制系统通过现场变送器、传感器将油箱的油位、油管中的压力、各工艺测点油的温度仪表点信息采集经过运算控制输出，一路直接到达现场通过调节阀控制管路油压，另一路去MCC在需要的时候对油箱的加热器、油路增压泵及进油泵联锁控制最终使油品各项参数满足要求，其中润滑油压力低于工艺参数下限时，系统将联锁停车。
油箱的过滤器进出口有一差压变送器，当系统接收到压差信号过大时，将在计算机显示器上报警显示，提醒工作人员处理。
主动力部分是由杭汽提供的型号为：NG25/20额定功率为901KW额定转数为10640 r/min 的背压式汽轮机，系统主要采集的数据有：轴瓦温度、转速、轴振动、轴位移、键相。
输出电压/电流信号控制汽轮机随机控制设备“电液转换器”上相关电子部件，来控制内部机械量来实现汽轮机的调速与急停车，速关组件结构复杂，电子元部件精密易损且价格高昂，在施工作业时必须小心谨慎以免造成损失，我们在现场在接此部分线时，考虑到风险，于是一直等到设备厂家到达现场后并与总包单位共同确认才完成工作。
前后轴瓦温度探头各两支共4 支，均为PT100 双支热电阻，安装简单，但探头线缆较长，在配合设备专业翻瓦时不要让线缆受到损伤，翻瓦后要将线缆固定要牢靠拉紧摆好，防止润滑油进口的油冲击造成线缆松动后卷入机体活动部分损坏机器。
7_TS3000机组综合控制技术(ITCC)及特点
5、 Turbine axletree position, temperature and vibration monitor
机组轴位移、温度、振动监控
6、 Sequencing Control
顺序控制
7、 The interlock logic control of the turbine and unit.
Delaval Dresser Turbodyne
Ingersoll Rand Co.
Kawasaki Heavy Ind.
Westinghouse
Worthington
Gas Turbine Experience
燃气轮机的应用业绩
Allison: 501 Avon: 1533 BBC: Frame 11GE: Frame 3, Frame 5Hispano-Suiza: 1202 Pratt & Whitney: FT4, GG4, Twin Pac, Hi-Cap Rolls Royce: RB211 Ruston: TB3000 Solar: Centaur T48 Westinghouse: W52, W101, W251, W352, W501
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
Exion and maintenance
TS3000控制系统在实际应用与日常维护中的优点
5015 5010 5005 5000 4995 4990
Speed (rpm)
0.25% 0.01% RMS5(0.25%)
ITCC与CCS控制系统
ITCC与CCS控制系统一、ITCC综合控制系统ITCC综合控制系统应用于透平驱动压缩机的控制系统，要求具有三个基本控制功能：透平控制(SIC)压缩机性能控制(PIC)压缩机控制(UIC)压缩机运行控制和过程控制ITCC 能实现压缩机性能控制或入口压力控制和喘振时的解耦控制。
罐体液位控制回路和其它过程控制回路也是ITCC 的组成部分。
它们同时具备过程和反喘振控制间的解耦功能。
压缩机/汽轮机附属系统保护ITCC 为压缩机/汽轮机附属系统提供持久监测和保护功能，并且输出报警或停机和关机。
顺序控制和起机停机ITCC 包含几个程序，都用来辅助起动压缩机、汽轮机。
其中一个程序使汽轮机自动升速到暖机速度, 到达暖机速度后，将根据压缩机工况使汽轮机速度增长到额定转速。
另一个程序可使汽轮机组冲过临界转速区。
这种起动过程可以为操作者做其它重要工作嬴得更多的时间。
二、CCS系统主要应用于锅炉和汽轮机行业,国内外尚无统一的标准格式,一般是各个分散控制系统制造厂家根据各自的习惯和特点来设计，在具体实现相同的控制功能方法上可能会有不同，通过实现以下功能多少可以了解CCS系统功能和组成CCS系统的组成•机炉协调控制系统•燃料控制---给煤机转速控制系统•磨煤机出口温度控制系统•磨煤机风量控制系统•燃油压力控制系统•炉膛压力控制系统•一次风母管压力控制系统•汽包水位控制系统•送风控制系统•甲（乙）过热蒸汽温度控制系统•摆动火嘴控制系统甲（乙）再热器喷水控制系统•空预器冷端温度控制系统•凝汽器水位控制系统•5～8号低加水位控制系统•1～3号高加水位控制系统•除氧器水位控制系统•除氧器压力控制系统•给水泵最小流量控制系统•主凝结水泵最小流量控制系统•小汽机冷油器控制系统•二次风控制系统•雾化汽压力控制系统。
综合透平压缩机控制系统ITCC_控制系统方案
综合透平压缩机控制系统ITCC 控制系统方案概念综合透平压缩机控制系统Integrated Turbo & Compressor Control System 英文缩写（ITCC）。
功能提供防喘振、联锁停机、电子调速、超速保护、硬件在线诊断、SOE顺序事件记录、在线换卡、在线下装程序、为压缩机/ 汽轮机附属系统提供监测和保护功能，并且输出报警或停机和关机、对压缩机组实现全部操作和监控及保护，实现节省能源、保护机组的目的。
一. 登录画面登录画面是用来选择操作员是以什么身份登陆系统，点击登录按钮会弹出以下窗口。
写入登录用户名和口令就可以登录了。
登录后在主画面上会显示用户名和用户的级别。
以管理员身份登录后，就可以操作画面下方的注销用户、锁定键盘、解锁键盘操作，还可以点击退出按钮，退出INTOUCH 系统。
操作员可以根据需要点击，选择进入空压机流程画面或氮压机流程画面。
二．空压机流程点击进入空压机流程主画面，会切换到如下主画面。
此画面显示为空压机气路流程。
在画面的左上角为空压机控制主画面选择按钮。
按钮右边是报警栏，在报警栏的右边是操作员级别和身份显示。
在操作员级别和身份显示栏右边有如下图案：。
这是ITCC控制系统上位于下位之间通讯状态显示，通讯正常时会交替闪烁，如果长时间不闪烁，则表示通讯故障，此时此台操作站显示数据为虚假数据，所有操作失效，需要通知仪表车间检查故障。
在通讯状态显示左边有空压机组报警和氮压机组报警文本框，当空压机组报警时，空压机组报警字符会交替闪烁，当氮压机组报警时，氮压机组报警字符会交替闪烁。
在画面内，如果通道有错误，在数据栏内，标签名会变为紫色。
如下所示：。
在画面中有如下图形：，在方框中图形为空压机入口导叶闭锁显示，当为红色时，表示入口导叶闭锁，当变为绿色时表示闭锁解除。
点击该图形，会弹出入口导叶操作画面，如下图所示：OP即为入口导叶的输出值，PV是入口导叶的测量值，点击上下箭头是开关入口导叶，也可以点击OP输出栏数据输入需要开得开度，回车即可(在机组运行期间建议使用按钮点击输入)。
ITCC基本控制介绍
ITCC控制系统
关键控制部分：
➢压缩机机组速度控制 ➢压缩机喘振控制 ➢机组联锁保护控制
ITCC控制系统
压缩机速度控制曲线：
正常运行 升速
盘车
暖机：800rpm
停机 盘车
ITCC控制系统---临界转速
压缩机临界转速：转子在运转中都会发生振动，转子 的振幅随转速的增大而增大，到某一转速时振幅达到 最大值（也就是平常所说的共振），超过这一转速后 振幅随转速增大逐渐减少，且稳定于某一范围内，这 一转子振幅最大的转速称为转子的临界转速。 压缩机转速与振幅的关系：
调速，喘振控制
性能控制
联锁保护
3500系统
电子超速 保护系统
压缩机分类
离心式压缩机
往复式压缩机 螺杆式压缩机
压缩机组控制 压缩机特点比较：
压缩机类型
特点
离心式压缩机 往复式压缩机 螺杆压缩机
速度式 容积式 容积式
转速高，压缩气量大， 21-K-101，25-K-001
压比比较小
32-K-101，37-K-101
Pd/Ps
喘振区
喘振线 比例线 控制线
K1
OP (Pd/Ps，Q)
HP
Qmin Q1
Q/Qmax
ITCC控制系统---喘振控制
喘振控制的几个概念： 控制线，OP点，HP点，实际裕度
ITCC控制系统---喘振控制
喘振控制模式：自动，半手动，全手动
SRG_OVRD SRG_PID MAN_DMD
Pd/Ps
什么是喘振及喘振的危害： 它是压缩机的一种固有的特性，它反映在当压缩机 的流量减少到某一数值时，压缩机出现的极不稳定 现象，它会引起机组的剧烈震动，从而造成叶轮的 断裂，压缩机密封的损坏的
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抽气控制（双阀）
100% V1
100% V2
MaximumEaximum MaximumEaximum
Shaft Power
Throttle Flow
Turbine Mechanical Power Limit Turbine Thermodynamic Power Limit
汽轮机转速和抽气控制
selspd
Selected speed
selindex pickup
Index to the selected speed
spddif
Speed difference flag
起机时机组转速控制的逻辑
+
Start Up
Speed
Start Permissives
Reference Logic
_
V1
Speed_select
numspu failspd enabpufl pu1 pu2 pu3 pu4 pudis1 pudis2 pudis3 pudis4
Pufl1 Pufl2 Pufl3 Pufl4 lostspd
pickup 1 failed pickup 2 failed pickup 3 failed pickup 4 failed Loss of speed flag
ITCC技术及应用介绍
综合透平压缩机组控制 TS3000(ITCC)系统的特点和优势
“旧的”分散控制系统
DCS G overnor
PLC Gateway
Vibration ESD
Local Panel
Surge L/O S/O System
TS3000（透平压缩机综合控制系统）
O perator C onsole
Number of speed pickups Speed fail setpoint
Enable speed failure Speed pickup 1 input Speed pickup 2 input Speed pickup 3 input Speed pickup 4 input
Pickup 1 disable Pickup 2 disable Pickup 3 disable Pickup 4 disable
➢ 成熟而灵活的调速软件包将完全替代并升级原有电子调速控 制器
➢ 良好的人机界面将显示动态工作点、流程图、报警指示等内 容，并将为操作人员提供更便利、准确的操作条件
与其它系统配合使用
DM2000
17"
User Station
Machinery Data
17"
Aquistion System
Ethernet Hub
GENERATOR
r1SPSPA 4
ACTUAL SPEED RAMP
GENERATOR
r1SPSPA
1
SPEED SENSOR SELECT
r1SPEED
6
TARGET EXTRACTION
SETPOINT
r1EXSPT
MODULE DESCRIPTION
1. SPEED PICKUP SELECTION 2. SUCTION PRESSURE CONTROLLER 3. TARGET SPEED SETPOINT 4. ACTUAL SPEED SETPOINT 5. SPEED PID CONTROLLER 6. TARGET EXTRACTION SETPOINT 7. ACTUAL EXTRACTION SETPOINT 8. TWO VALVE ALGORITHM
Additional TS3000's Additional BN3500's
Additional TDIXNets
Torquemeter
BN 3500
TDIX Net
UCN TS3000
转速和抽气控制
TS3000系统对汽机的控制 TS3000
速度控制策略
精确的速度测量—测量精度0.01% 临界速度控制 多段暖机设定点 电磁型速度探头测速及值选择判断功能
集中综合控制系统的优势
➢ 低成本 ➢ 低工程费用 ➢ 低安装费用 ➢ 减少安装空间 ➢ 现场仪表费用低 ➢ 没有各种单功能控制器之间通讯的时间延迟 ➢ 没有各种单功能控制器之间繁琐的连接
TS3000在实际应用与日常维护中的优点
➢ 灵活可变的规模将为系统的扩建提供极大便利并有效降低扩 建成本
➢ 成熟而独特的防喘振控制软件包将为用户提供最佳的工作性 能
5
SPEED CONTROLLER
r1SPOUT8Biblioteka r1V1V1 OUTPUT
7
ACTUAL EXTRACTION
PRESSURE RAMP
E n g in e e r W orkstation
In te g ra te d C ontroller
V ib r a tio n
DCS
Local MM I
L/O S/O System
TS3000（透平压缩机综合控制系统）
TS3000系统的功能
1、 汽轮机调速控制 2、 汽轮机超速保护 3、 压缩机组防喘振控制 4、 机组性能控制、主机及辅机的工艺参数监控 5、 机组轴位移、温度、振动监控 6、 顺序控制 7、 机组和装置的联锁逻辑控制
• 每块PI卡可以接8路速度信号 • 3个速度探头则采用中值 • 2个速度探头则高选
转速测量
Speed (rpm)
Speed Measurement Accuracy
5015
5010
5005
5000
4995
0.25%
0.01%
4990
RMS5(0.25%)
4985
RMS10(0.25%)
转速选择模块
Auto/ Semi Selection
Auto / Semi Start
Speed signals from
speed sensors
典型的汽轮机起机曲线
蒸汽轮机起机顺序
方式设定 0 1 2 3 4 5
描述 停机 准备启动 暖机 升速 正常操作 超速试验
抽气控制
优先权的选择
• 功率、转速 • 入口压力、流量 • 出口压力、流量 • 抽气压力、流量
eP656SP aPT6506
d1ENSPC d1SPDRA d1SPDLO
pSE0011 pSE0012 pSE0013
aUPXXX f1EXTEN
(ENABLE/DISABLE)
2
SUCTION PRESSURE CONTROLLER
PIC-6506
rP656OP 3
TARGET SPEED SETPOINT