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发布时间:2022-09-03 23:45:34 来源:徐闻农业网

复杂控制在三重化机组综合控制系统中成功应用

复杂控制在三重化机组综合控制系统中成功应用 2011年12月09日 来源: 摘要:

三重化冗余机组综合控制系统,就是所有重要电路都实现三重化或物理三重化并且具备冗余功能,安全等级必须具备TUV 6级或SIL-3级认证。它克服了以往分散控制系统的缺点,把机组的各个控制部分,包括:机组联锁ESD、SOE事件顺序记录、机组控制PID(例如:防喘振控制、调速控制等)及常规指示记录功能,故障诊断功能等完美地结合在一起,集成为一套机组综合控制系统。由于它的组态及编程功能强大,才使得复杂控制在三重化冗余综合控制系统中得到成功应用,并在石油、化工、冶金等大型机组综合控制中得到广泛应用。

关键词:三重化;冗余;安全等级;机组综合控制;复杂控制;应用

0、引言

大型机组在生产过程中起到心脏的作用,为此许多厂家对生产装置大型机组重要性的认识,逐年提高。为避免事故的发生,多数厂家已经采用三重化冗余综合控制系统。目前在石油、化工、冶金等应用广泛的大型机组综合控制系统,有ICS Triplex控制系统TMR、CCC控制系统TMR、Tricon控制系统TMR、Woodward MicroNet™控制系统TMR、GE GMR控制系统等综合控制系统。机组综合控制系统包括:机组联锁ESD、SOE事件顺序记录、机组控制PID(例如:防喘振控制及调速控制等)及常规指示记录功能、故障诊断功能,为了让大家了解,复杂控制在三重化冗余机组综合控制系统中的成功应用,首先介绍三重化冗余综合控制系统概念。

1、三重化冗余综合控制系统概念

三重化模块冗余-TMR:系统采用三重化技术,就是说:所有重要电路都实现三重化,三重化的每个部分是独立的,但三个部分的功能又完全相同。三重化电路的输出信号在成为系统输出之前,经过一个三取二的表决芯片。当三个电路中有一路发生故障,输出错误信号,经过三取二表决后该错误信号被屏蔽掉,系统仍然输出正确的信号(电压、电流或开关状态)。系统不会因为内部故障而对过程产生影响。

冗余:系统能在线更换模块是三重化技术的必然要求。在线更换必须达到冗余要求,就是在不中断系统正常运行的条件下,系统自动将发生故障模块(主),切换到备用模块,实现冗余功能。控制权交给备用模块之后,发生故障的模块可以在线拔出,对故障模块进行维护。

机组综合控制系统包括:机组联锁ESD、SOE事件顺序记录、机组控制PID(例如:防喘振控制及调速控制等)及常规指示记录功能、故障诊断功能。

2、安全系统标准

IEC61508 是一个有关工业安全系统的国际标准。它涉及电子、电路以及可编程电子系统,涵盖硬件和软件两个方面。

德国TUV 标准和国际电工委员会IEC 61508 标准的对应关系三重化冗余综合控制系统必须具备TUV 6级或SIL-3级认证,就是说:当系统中出现一个或者多个故障时,系统能正常运行,同时故障模块能够在线更换。如果故障超出了系统的容错能力,则系统将按照预先的设定,转为失效-安全模式,确保用户生产装置和设备的安全。这种设计适用于高可靠性、高可用度以及对系统在线时间要求很高的应用场合,例如:石油、化工、冶金等大型机组综合控制系统应用场合。

3、常用综合控制系统比较

价格:  ICS Triplex控制系统最高、CCC控制系统、Woodward MicroNet™控制系统、Tricon控制系统、GE GMR控制系统最低。

SOE时间:  ICS Triplex控制系统为1毫秒,CCC控制系统为一个扫描周期(50毫秒内),Woodward MicroNet™控制系统最快5毫秒,Tricon控制系统为一个扫描周期(50毫秒内),GE GMR控制系统为一个扫描周期(40毫秒内)。

三重化实现:  ICS Triplex控制系统、CCC控制系统、Tricon控制系统为单卡内部实现三重化。Woodward MicroNet™控制系统、GE GMR控制系统为外部硬件实现三重化。

4、复杂控制在三重化机组综合控制系统应用实例

复杂控制在三重化冗余综合控制系统中成功应用,实例以Tricon综合控系统为例。

4.1、镇海重整C702机组,压力三分程、防喘振、调速及递推综合控制

4.1.1、V701罐压力PIC7003输出三分程控制递推控制

调节器为"正"作用  PIC7003调节器输出0~100%分成三部分

* 0~30%低选分程后控制一段回流阀

将0~30%转换成0~100%,输出至手操器HIC-7012,手操器HIC-7012输出与PIC7005输出的50~100%转换成0~100%反向,低选输出,再与防喘振控制器FIC7012的输出反向,进行低选后,进行分程放大控制,(50~100%转换成0~100%)FV7012A、(0~50%转换成0~100%)FV7012B两个一段回流阀。

* 30~60%输出作为C702机组调速外给定

将30~60%转换成0~100%,输出经手操器HIC-7020作为C702转速控制器的串级给定信号,C702转速控制器既可以压力串级控制,也可以通过在DCS上进行外给定转

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