储气库压缩机组控制系统设计

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Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 107

【关键词】储气库压缩机 控制系统 可编程序控制器 通讯 以太网

化石能源是特定条件生成的，与地质条件有关系，在地球上这些能源属于不可再生能源，并且其产地稀少、产量也是比较有限的。以天然气为例，这属于清洁能源，但是又因为是燃料在运输过程中存在着泄露以及爆炸的危险，故不适于长途运输。此外在天然气的使用上，冬季用气旺季，常出现供气供不上的问题，夏季用气量少，又会有一部分富余，怎样储存这些天然气也成为了一个问题。因此，我国石油化工公司想了很多办法来改善这个问题，其中现在最为常用的就是在使用相对集中的中枢地区建立储气库。而天然气如果储存到罐里，那需要压缩，也就是高压，压缩所采用的压力越大那么一个储气库装得天然气才越多，这样就导致安全问题很大，投资成本也太高，不像油库，没法大规模建。所以需要在储气库压缩机控制系统设计方面，采用科学合理的方式来管理控制储气库的各个模块，实现安全性、可靠性高，成本较低的方式来储存天然气能源。

1 关于储气库压缩机控制系统的描述与

分析

1.1 概述

地下储气库,就是将天然气重新注入地下可以保存气体的空间而形成的天然气气藏，是集季节调峰、事故应急供气、国家能源战略储备等功能于一身的能源基础性设施。地下储气库具有天然气调峰、储备功能，已成为天然气利用、供应环节的重要组成部分。

地下储气库用压缩机是地下储气库建设的关键设备，此前依赖国外进口。特别是，随着天然气清洁能源产业的加快发展，地下储

储气库压缩机组控制系统设计

文/黄林

气库压缩机国产化需求迫切。我公司（中国

石油石油集团济柴动力有限公司成都压缩机分公司）于2016年自主生产试制的国内首台4500KW 大型注气压缩机组，能够满足安全储气、安全放气、安全预警等使用功能，经过现场试验和专家验收，已经完全能取代国外进口机型，该机组获得中国机械工业联席会公布“改革开放40周年—机械工业杰出产品”称号。

我公司研制的地下储气库用天然气压缩机，打破了国外同类产品的技术壁垒，掌握了一批具有自主知识产权，机组主要技术指标达到或超过设计要求，主要性能参数与进口机组

处于同等水平，振动、噪声和运行能效等指标优于进口机组，为我国储气库工程建设提供大型关键增压国产化装备保障。其针对地下储气库进气压力提高、排量增大、电机功率增大等

情况，重点开展了多机联运下的振动控制技术研究、工艺流程优化、高压大壁厚管焊接工艺攻关、提高四口连接缓冲罐装配精度研究等技术攻关，并结合缓冲罐制作、安装工艺，优化了主机机体、中体结构和尺寸。优化的主机机体、中体可在为提高四口缓冲罐装配精度提供有力支持的同时，增强机体和中体强度，实现了机组在线监测的要求。

而其中的控制系统是压缩机组的大脑，对机组的运行起着至关紧要的作用。该控制系统由现场PLC 控制系统、MCC 低压配电柜、撬装仪表以及上位监控系统构成。具备先进性、可靠性，机组能够在较短的时延下实现一键启动功能。此机组控制系统由本人独立完成设计并在公司团队的合作下完成各项性能指标的测试，投入生产使用后获得公司专业工作人员的全面肯定。1.2 控制系统描述

现场控制系统采用ROCKWELL 公司CONTROILOGIX5000系统PLC 系列，现场配置15"彩色触摸屏作为人机界面。通过敷设的单模光纤将现场机组的数据上传到用户控制

室的上位机系统中，上位机系统设置客户端服务器，可对机组进行远程控制以及监控。同时也可将机组所有的数据传输到用户的终端拼接大屏进行集中显示。

MCC 低压配电系统，为机组的空冷器、高压润滑和低压润滑系统提供电源和控制，为机组必不可少的辅助系统。UPS 在线不断为电电源提供中控室所有设备的工作电源，以保设备能正常运行。整个控制系统的组成参考图1。1.3 现场控制系统

现场控制系统采用ROCKWELL 公司CONTROILOGIX5000PLC ，该系统为大中型机架结构，可以提供对使用顺序控制、过程控制和驱动控制的系统进行组态，同时还提供通信和I/O 功能。机组的监控点是根据工艺流程图来确认。

主要配置如下：

- PLC 机架 ：1756-A13，为模块安装用，背板供电连接

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处理器：1756-L71，中心处理器- DI 模块：1756-IB32/B 三块，32位数字量输入模块

- DO 模块：1756-OB32 两块，32位数字量输出模块

- AI 模块：1756-IF16 四块，16位模拟量输入模块

- AO 模块 ：1756-OF4,4位模拟量输出模块

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以太网通讯模块：1756-EN2T ，用

于以太网通讯

- MODBUS 通讯模块：MVI56E-MCM ，用于10kV 主电机软启动通讯

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人机界面：2711P-T15C22D9P 工作原理：

机组就地控制系统CPU 通过数字量输入模块和模拟量输入模块将现场的信号采集进来，通过编制的程序逻辑判断和处理，送出相应的控制信号，分别去10kV 主电机软启动柜、380V AC 低压MCC 配电柜和现场自动阀门、声光报警器等执行机构。控制各辅助设备进行连锁运作和动作。当系统监测到有模拟超高或低限时，系统送出声光报警和信息提示，以便进行相关处理。当检测到开关量处于非正常状态、或模拟量超高高或低低限时，系统会送出停机信号到10kV 主电机启动柜使机组停转，送出声光报警信号；同时延时停止相关辅助电机（空冷器电机、注油器电机、冷却水电机），并控制相关自动阀门，将机组内部高压天然气进行卸载和放空处理。1.4 上位机监控系统

主要配置：

工作站：T3620 E3-1225V5/8G/2T/固态240 K620 2G 图形显卡

显示器：SE2717H 打印机：用于报表打印

光口交换机：IES-1041FX-SS-SC ，用于光纤连接和转换。

工作原理：