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利用CCS系统组态软件提高机组操作安全的应用伊犁新天煤化工有限责任公司操作人员岗位编制精简且操作经验不足，为了保障操作安全在关键设备压缩机控制系统的设计实施阶段，就做了充分考虑。为解决操作安全问题采用了CCS压缩机组控制系统，通过对控制方案和组态方案的细节进行优化，用程序和画面脚本编写，来防止错误操作；通过操作面板的优化，机组过程报警的管理等方面来提高机组操作的安全。

关键词：CCS；压缩机控制；组态软件；联锁；操作面板；操作安全

案例背景介绍

1　引言

CCS系统英文全称为Compressor Control System ,即压缩机控制系统。它是根据压缩机组的控制特点，在压缩机组一体化控制的基础上，突出了压缩机控制，实现压缩机的节能自动控制的系统。这是大型机组控制技术的进一步发展。

CCS系统卡件具有在线更换的功能，控制程序可以在线修改下装，系统电源为冗余供电配置。系统硬件、软件均通过TüV AK6 级安全认证，是可靠的大型机组控制系统。CCS 主要控制包括机组的负荷调节、机组的防喘振控制、汽轮机的调速控制、机组内部单元设备的控制、程序控制和联锁控制、机组内部单元设备中的仪表和执行机构的显示控制等。可以通过CCS操作站对机组内部单元设备进行远程启/停和操作, 也可以通过CCS操作站对机组内部单元设备进行详细的报警和监控,还可与主控制系统（DCS控制系统）进行数据通信。

伊犁新天煤化工公司是一个新建的企业，装置是长周期不间断运行，装置机组的安全、平稳运行是非常重要的，操作人员需要24小时连续操作，因此系统操作的安全可靠合理是保证装置机组安全操作的条件。本文通过介绍康吉森CCS系统组态软件实现压缩机重要参数的控制、联锁保护、设备控制等，采用优化操作面板、完善机组过程报警管理等功能提高了操作的安全性。

压缩机是煤化工装置的核心设备。目前各装置机组的控制系统采用康吉森CCS系统，共计7套，以空分装置的空压机组系统为例，来说明利用CCS即压缩机控制技术对空压机、增压机和驱动汽轮机的控制策略提升，提高机组安全操作的实现。

案例实施与应用情况

2　控制方案是安全操作的保障

大型空分装置的空压机控制方案比较复杂。空压机组CCS系统的主要控制如下：

辅助系统控制主要包括：润滑油系统的油压控制、油温控制、机泵控制。

汽轮机控制主要包括：开车升速顺序控制、速度控制、末级喷淋阀的控制、 末级保护停车、 盘车电机控制、密封蒸汽控制、凝结水液位控制。

压缩机控制主要包括：空压机入口导叶控制、防喘振控制、出口压力控制、加载和/卸载等。在紧急情况下，人的判断和操作往往是滞后的、不可靠的，如果控制方案的操作复杂容易出现错误。为此我们采取了以下措施：

2.1　控制方案在操作画面上表述

要求组态人员在组态控制方案时考虑操作员的需求，将复杂的控制方案简单明确地表述在操作画面上，使操作人员能理解控制方案按照要求操作。

2.2　投用自动控制减少操作风险

控制回路如果能投用稳定的自动控制来辅助操作，系统稳定需要的操作少，也就降低操作风险。

对这些控制回路的控制方案经过了详细论证和完善，比如速度控制依据压缩机在开车过程中负荷随转速升高而变化的特点，按照升速阶段分段设置不同参数使自动控制始终能投用。在机组试车期间，进行了投用试验，通过制造干扰的方式调整控制参数使控制能适应工艺参数波动的情况，使自动控制抗干扰能力提高，更稳定。

2.3　安全限制控制程序

在特殊工况下，工艺参数变化迅速，如果操作经验不强的操作人员很难应对，安全限制程序可以起到很好的辅助操作作用。

空压机CCS系统，采用了出口压力高限制控制，当出口压力高于限制值时，限制控制器会快速打开卸压放空阀使出口压力回到正常范围，在压力低于限制值内的波动卸压放空阀不会误打开。

防止超速控制，在压缩机突然卸载时，压缩机功率迅速减少，机组转速会快速升高，为了防止超速发生，程序设计了防止超速功能，当速度测量值高于设定值50转时，程序会快速关小调速阀，使速度降低，当速度测量值不高于设定值50转时，转为PID自动控制。

2.4　无扰动切换

无扰动切换对于自动控制操作非常重要，对于复杂控制回路如压缩机性能控制，在出现波动大或异常时需要解除串及控制，这就要求组态方案是无扰动控制，无论什么状态下，输出都不能出现波动。

对于某些控制需要在开车初期在CCS上操作，装置运行正常后需要在DCS上操作的回路，要考虑设定值和输出值的相互跟踪实现切换不出现扰动。

2.5　仪表故障处理

CCS系统对每个模拟量回路做了变送器故障报警，第一时间提示操作员。对于自动控制回路，当收到变送器故障信号时，解除自动控制，同时保持输出不变，发出报警提示。

3　优化操作画面

3.1　操作画面布局

公共显示区和画面切换区，公共显示是所有画面都显示的部分，包括:

（1）最新报警显示：此处显示最新产生的报警/事件信息，颜色为红色，报警确认后该处报警信息也自动消失。报警消音按钮：当有报警发生时该按钮上字体颜色变为红色，确认后变为黑色，点击该按钮可跳转到报警显示窗口。

（2）通讯指示：通信正常时两绿灯交替闪烁，故障时两灯停止闪烁。

（3）历史报警按钮：点击历史报警按钮，监控画面切换为报警/事件详细列表。

（4）登录窗口：点击弹出登录窗口，登录后登陆框中显示登录级别。所有操作的按钮或输入分为不同的权限，按照登陆用户的权限设定了不同的操作范围，防止了错误操作的可能。

（5）打印按钮：点击打印按钮，打印机会将整个屏幕窗口拷贝打印到PDF文件或打印机上。

（6）画面切换按钮：点击不同的按钮显示相应的画面。

（7）重要参数显示：显示整个机组中重要的参数，使操作人员始终能监视这些参数，不会因为切换画面而被覆盖。

（8）监控画面：显示画面切换按钮点击后的相应的画面都在此处显示。

（9）当模拟量指示在不同状态时颜色将发生不同变化。

3.2　明确的操作显示信息

详细定义了参数显示含义，如变量报警颜色，显示数值位数，开关阀的颜色等在组态前都做了详细规定。全厂每台机组控制操作画面都是统一的，为操作人员和维护人员提供方便。

3.3　操作限制保护

对于数值输入的操作如给定值输入，设置有数值范围限制，当超过限制范围时，不能输入弹出提示窗口，防止了错误输入造成的错误发生。

所有的开关按钮操作都设有2次确认窗口，并有简单的操作提示，防止操作失误的发生。

3.4　逻辑关系清晰的联锁停车画面

空压机组的停车联锁条件由汽机联锁、空压机联锁和增压机联锁三部分组成。所有停车联锁又分为延时跳车和非延时跳车两种，前一种跳车延时一秒钟用来压缩机卸载，后一种直接跳车。为了保证机组在故障时能立即停机保护压缩机，同时要考虑误停车造成装置停工的重大损失。CCS联锁操作画面上，操作人员看到的是动态的逻辑关系，清晰明了。逻辑图线条动态变色，正常为绿色，当逻辑的条件达到报警值时，显示黄色，用以提醒操作人员。当达到联锁值时，显示红色。将下层的逻辑图绘制到流程图上，每个显示点都来自下位程序，这样每一次动作在联锁图上显示的就是实际的情况，不会引起上层和下层不一致的情况，从而提高了操作的安全可靠性。联锁条件的投用和切除及手动停机等的操作按钮为了安全起见，操作时弹出对话框，经过二次确认后再将结果送出。这样，联锁逻辑图比较清晰，操作人员不会误操作，提高了操作人员的操作可靠性。