GE能源集团ITCC - 透平压缩机综合控制系统
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化并得到最佳性能 – 当变送器故障时维持对压缩机的保护 – 自动PID增益补偿可以在所有工况条件下提供
最佳调节 –– 使用“Pre-Pack”启动循环阀超程控制来克服
系统滞后 – 各层解耦算法 • 提高过程效率并降低能耗 – 允许压缩机工作得更靠近喘振线，减少循环量
节省成本 – 能优化系统的整体性能，而不仅仅是单个元件 • 明显提高系统可靠性 – 降低压缩机控制器和透平控制器之间的相互影
• 全面的咨询和多种形式的合约式服务提 高设备可靠性及有效维护
• 先进的燃煤发电厂燃料成本、效率及配 比智能软件，为您实现收入最大化，成 本最小化
通过将这些解决方案整合在一起，我们 不仅能够更轻松地满足您的需求，还为您提 供更好的用户互动平台。
依托GE全球配置的优质服务资源，优化 与控制业务370名员工在中国8个城市为您 提供本地化服务，其中170名工程及服务专 家随时为您提供专业支持，我们充分熟悉您 的行业，深入了解您的需求。真正的本地化 服务结合全球技术优势，不断为您提供新一 代更为先进的产品和完整的解决方案，实现 客户利益最大化。
• 趋势组态 - 自动上载数据块 - 毫秒级分辨率 - 拖放变量到趋势生成器 - 每个趋势图可有100个变量 - 左右拖拉时间轴 - 双光标 - 停机趋势上的报警信息 - 和趋势链接的事件记录
友好的人机界面HMI
RLEOMCOATLE
Propylene System Overview
A1
XZ-SOV-36022 Common Alarm
每段节约312马力 每天$674 或者 每年$264,000
其他各段的节约还将递增
(以上数据是以当地原料价格为基础， 仅供参考)
2
3
Mark VIe系统介绍
Mark VIe 系统硬件
• Mark VIe系统结构
工厂高速数据 100MB以太网 公路PDH
操作员站
历史站
本特利S1
单元高速数据 公路UDH 100MB以太网
5
Main Antisurge Control 主防喘振
Rate Antisurge Control 速率控制
Boost Function 跳变功能
SMP喘振最小位置
Sequencing 顺序控制 Manual ( with Backup)
手动（带后备） P1 Override
吸气压力超驰
P2 Override 排气压力超驰
Dead Zone 死区 Overstroking 超程
最后输出
循环阀
百度文库
OptiComp控制算法
OptiComp是GE优化与控制在总结了多年的经验的基础上形成的对于透平和压缩 机综合控制的最佳方案。它包括了对压缩机工作点位置的计算、专利的防喘振控制 算法、喘振检测等。
- 使压缩机的操作范围最大化 - 根据工况的不同，自动实现防喘振回路增益补偿 - 专用的变化率控制器用于当压缩机工况突然变化时实现快速控制响应 - 开环的输出跳变进一步阻止喘振 - 根据OP的位置和变化速率及时有效阻止倒流和喘振 - 使用多个参数及其变化速率检测喘振的发生
3rd Stage Suction 11-D-3503
11-FSOV-35003 FV-35003 ###.# %
4th Stage Suction 11-D-3504
TI-35004 ###.# DegC
FV-35004 ###.# %
11-FSOV 35004
FV-35001 ###.# %
11-FSOV - 35001
•• Mark VIe系统I/O模块 - 可以按用户要求实现单、双冗余 及三冗余 - I/O模块直接插在端子板上，可以 “热插拔” - I/O模块带有主频为233MHz的CPU - 双100MB以太网全双工端口，诊 断专用红外端口 - 使用光纤，远程I/O可达2km - 有多种通用和专用I/O模块供选择 - 带有环境温度传感器 - 工作状态指示LEDs - 环境温度-30℃ - 65℃
TI-35003 ###.# DegC
4th Stage
FI-35101 TI-35042 ###### kg/hr ###.# DegC
PI-35041 PI-35040 #.### MPaG #.### MPaG
FI-35004 ###### kg/hr
SI-36001 #### RPM
Turbine
External Function 1 外部功能
External Function 2 外部功能
External Function 3 外部功能
> 高选
Decoupling 解耦 Purge Position吹扫位置
Closing Rate Limit关阀速率限制
Hard Manual 硬手操
Valve Characterizer阀门特性
4
•• Mark VIe系统控制器 - 可以按用户要求实现单、双冗余及 三冗余 - 高度集成化 - 工作状态指示LEDs - CPU主频667 MHz - 快达10ms的执行周期 - 3 IONet接口 + 2 UDH接口 - 采用DC24V供电，低功耗设计 （12W） - 良好的散热设计，无需风扇 - 环境温度0-65℃
•• Mark VIe系统网络交换机 - 可以按用户要求实现单、双冗余 及三冗余 - 工业级以太网交换机 - 提供8/16个10/100M RJ-45以太网 口 + 1个光线口（可选） - 双色LEDs状态显示 - MTBF: > 2M hours - 高速背板可达 2.6Gb/s - 工作温度: -40 to 85℃ - 湿度: 10 to 95% 非凝结
控制器
转速
伺服
本特利3500
I/O网络 100MB以太网
压力
I/O模块
温度
透平压缩机 辅助系统
负荷驱动 压缩机 泵
Mark VIe系统在网络通讯结构上分为三层：分别是工 厂数据高速通道(PDH)、单元机组数据高速通道(UDH)和I/O 网络(I/ONet)，都使用10/100MB以太网，其中I/ONet可实 现三重冗余，UDH可实现双冗余。在通讯结构上最大程度 地减少了通信故障。
PV-36002 ###.# %
Torque ###.# NM
Speed #### RPM
hP ##### KW
TI-35001 ###.# DegC
TI-35002 ###.# DegC
CONDENSATE STEA M
1st Stage Suction 11-D-3501
2nd Stage Suction 11-D-3502
1
GE ITCC的特点
• 灵活的冗余配置 – 控制器、网络和I/O都可根据用户的需要做 单、双冗余和三冗余TMR配置
• 高速运算能力 • 支持远程I/O
– 通过光纤连接远程I/O，传输距离可达2Km • 专业的防喘振控制算法
– 专利的RateControl速率控制器 – 对不同的应用软件可以按用户需求组态 – 系统使用全“Polytropic head”算法达到标准
LP STEAM
1st Stage
FI-35001 ###### kg/hr
PI-35001 #.### MPaG
2nd Stage
FI-35002 ###### kg/hr
PI-35005 #.### MPaG
3rd Stage
FI-35003 ###### kg/hr
PI-35031 #.### MPaG
响，最大程度降低喘振事件发生的风险（解 耦） – 5个独立的控制响应可应对任何的过程倒流 • 操作和维护成本最小 – 更快捷和交互的控制实质上消除了喘振事件… 延长了压缩机寿命并降低了维护成本 – 易用的诊断和维护工具
Isentropic Head (10^3 Ft)
تഗ
ڇ ມරᇆ ෙරᇆ
࣑ऐ& I/Oྪஏ
ڇ
ມරᇆ
ෙරᇆ
I/O Packs
ڇ ມරᇆ ෙරᇆ
初始喘振控制线 新的喘振控制线
C 3R F irst S tage
Head vs ACFM
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
ACFM * 10^4
这是在一个大型乙烯厂的丙烯冷却压气机第一 段性能曲线，重新设置的喘振控制线为用户降 低了能耗。
XZ-SOV-36024 Common Trip
XV-36020
Lube Oil Fault
T&T VALVE GOV ERNOR
Seal Gas Fault
VALVE
XZL-35010A XZL-35010B XZL-35010C
SV-36001 ###.# %
PI-36002 #.## MPaG
透平-压缩机综合控制ITCC
透平与压缩机综合控制技术
透平与压缩机综合控制技术ITCC是上世纪末出现的用于控制和保护压缩机的新技 术，它是基于先进的电子技术、通讯技术及控制算法，与传统的压缩机控制技术相 比，它可以帮助用户更有效、更安全地操作压缩机，同时节省能耗。
传统的透平及压缩机控制
透平及压缩机控制包括：调速控制（Speed Control）、过程控制（Process Control）和压缩机控制（Compressor Control）。过去，这三个控制系统是三个相互 独立的控制系统，并由三家供应商提供。对于控制对象而言，这样的系统构成不利于 控制回路之间的相互配合（如解耦等），会增加调节难度，用户的维护成本也会增加 （如备品配件、培训等），整体的可靠性和效率低下。
GE能源集团
效益与喘振之间的
平衡之道
ITCC - 透平压缩机综合控制系统
前言
GE能源集团的优化与控制业务部门通过 提供专业和优质的产品及服务，帮助用户 解决目前广受关注的工厂性能优化及控制问 题：
• 通过预测性状态监测降低资产生命周期 成本
• 通过先进控制系统提高设备运行灵活 性，可靠性及效率
• 先进的钻探技术用于能源开采
GE早在上世纪60年代就已经开始研制 透平控制系统，经过40多年的实践和经验 积累，已经推出了6代产品并成功应用于上 万台机组，其中约400台应用于ITCC控制领 域。Mark Vie是当前GE用于机组控制的尖端 产品，它采用了领先的透平压缩机控制系统 设计理念，提供非常灵活的冗余配置，高速 的计算和数据通讯，且安全性完全符合国际 标准。
透平及压缩机综合控制
透平
压缩机 PT
工艺过程 PT TT FT
SIC
PIC
UIC
透平转速控制
过程控制
防喘振控制
随着电子技术和通讯技术的发展，现在将三个独立的控制集成在一起，由一个控 制系统平台来完成调速控制、过程控制和压缩机控制，这种集成控制系统已经显示出 其在控制策略、系统可靠性、项目管理、维护成本等方面的优越性。
I/O模块作为I/ONet以太网的节点可以很方便地实现 远程I/O,并且I/ONet具有很好的可扩展性。
Mark VIe提供多种对外通讯接口，包括：Modbus 串 口/以太网 客户/服务器，GSM 以太网TCP-IP服务器， OPC Ethernet 客户/ 服务器，DNP 3.0 Serial/Ethernet 服务器，PI 服务器接口。如果需要，Mark VIe还可以在I/ O层提供Modbus及Hart接口。
ONFFLLININEE C oSSmt at agpegr e1es1s o r
ONFFLLININEE C oSSmt at agpegr e2es2s o r
ONFFLLININEE C oSmtagper3e s s o r
Stage 3
ONFFLLININEE C oSSmtatgapegr4ees4s o r
ITCC控制系统与常用的过程控制系统DCS相比有明显的特殊性：首先，ITCC系统可 靠性高，可以实现三重冗余TMR；其次，由于透平和压缩机的动态对象调节特性的要 求，ITCC相对DCS而言具有更快的执行周期；还有，在调节的过程中，透平与压缩机之 间、压缩机各段之间都会产生耦合效应，ITCC系统有专业的解耦算法来消除或控制这 种耦合。
6
Mark VIe组态软件ToolboxSTTM
–• 硬件组态 - 直接拖入式组态 - I/O点查看、增加、删除及校验。组态模块上的LED的状 态与实际模块显示需相同 - 每个I/O模块均配有带时标的详细诊断信息 - 硬件组态易学易用
7
•• 应用组态 - 可现场组态 - 浮点计算 - 动态数据显示 - 算术功能块 - 用户功能块 - 梯形功能块 - 密码保护 - 布尔及模拟量强制输出 - 自动生成应用组态文件，显示各应用块之间的相互关系
最佳调节 –– 使用“Pre-Pack”启动循环阀超程控制来克服
系统滞后 – 各层解耦算法 • 提高过程效率并降低能耗 – 允许压缩机工作得更靠近喘振线，减少循环量
节省成本 – 能优化系统的整体性能，而不仅仅是单个元件 • 明显提高系统可靠性 – 降低压缩机控制器和透平控制器之间的相互影
• 全面的咨询和多种形式的合约式服务提 高设备可靠性及有效维护
• 先进的燃煤发电厂燃料成本、效率及配 比智能软件，为您实现收入最大化，成 本最小化
通过将这些解决方案整合在一起，我们 不仅能够更轻松地满足您的需求，还为您提 供更好的用户互动平台。
依托GE全球配置的优质服务资源，优化 与控制业务370名员工在中国8个城市为您 提供本地化服务，其中170名工程及服务专 家随时为您提供专业支持，我们充分熟悉您 的行业，深入了解您的需求。真正的本地化 服务结合全球技术优势，不断为您提供新一 代更为先进的产品和完整的解决方案，实现 客户利益最大化。
• 趋势组态 - 自动上载数据块 - 毫秒级分辨率 - 拖放变量到趋势生成器 - 每个趋势图可有100个变量 - 左右拖拉时间轴 - 双光标 - 停机趋势上的报警信息 - 和趋势链接的事件记录
友好的人机界面HMI
RLEOMCOATLE
Propylene System Overview
A1
XZ-SOV-36022 Common Alarm
每段节约312马力 每天$674 或者 每年$264,000
其他各段的节约还将递增
(以上数据是以当地原料价格为基础， 仅供参考)
2
3
Mark VIe系统介绍
Mark VIe 系统硬件
• Mark VIe系统结构
工厂高速数据 100MB以太网 公路PDH
操作员站
历史站
本特利S1
单元高速数据 公路UDH 100MB以太网
5
Main Antisurge Control 主防喘振
Rate Antisurge Control 速率控制
Boost Function 跳变功能
SMP喘振最小位置
Sequencing 顺序控制 Manual ( with Backup)
手动（带后备） P1 Override
吸气压力超驰
P2 Override 排气压力超驰
Dead Zone 死区 Overstroking 超程
最后输出
循环阀
百度文库
OptiComp控制算法
OptiComp是GE优化与控制在总结了多年的经验的基础上形成的对于透平和压缩 机综合控制的最佳方案。它包括了对压缩机工作点位置的计算、专利的防喘振控制 算法、喘振检测等。
- 使压缩机的操作范围最大化 - 根据工况的不同，自动实现防喘振回路增益补偿 - 专用的变化率控制器用于当压缩机工况突然变化时实现快速控制响应 - 开环的输出跳变进一步阻止喘振 - 根据OP的位置和变化速率及时有效阻止倒流和喘振 - 使用多个参数及其变化速率检测喘振的发生
3rd Stage Suction 11-D-3503
11-FSOV-35003 FV-35003 ###.# %
4th Stage Suction 11-D-3504
TI-35004 ###.# DegC
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11-FSOV 35004
FV-35001 ###.# %
11-FSOV - 35001
•• Mark VIe系统I/O模块 - 可以按用户要求实现单、双冗余 及三冗余 - I/O模块直接插在端子板上，可以 “热插拔” - I/O模块带有主频为233MHz的CPU - 双100MB以太网全双工端口，诊 断专用红外端口 - 使用光纤，远程I/O可达2km - 有多种通用和专用I/O模块供选择 - 带有环境温度传感器 - 工作状态指示LEDs - 环境温度-30℃ - 65℃
TI-35003 ###.# DegC
4th Stage
FI-35101 TI-35042 ###### kg/hr ###.# DegC
PI-35041 PI-35040 #.### MPaG #.### MPaG
FI-35004 ###### kg/hr
SI-36001 #### RPM
Turbine
External Function 1 外部功能
External Function 2 外部功能
External Function 3 外部功能
> 高选
Decoupling 解耦 Purge Position吹扫位置
Closing Rate Limit关阀速率限制
Hard Manual 硬手操
Valve Characterizer阀门特性
4
•• Mark VIe系统控制器 - 可以按用户要求实现单、双冗余及 三冗余 - 高度集成化 - 工作状态指示LEDs - CPU主频667 MHz - 快达10ms的执行周期 - 3 IONet接口 + 2 UDH接口 - 采用DC24V供电，低功耗设计 （12W） - 良好的散热设计，无需风扇 - 环境温度0-65℃
•• Mark VIe系统网络交换机 - 可以按用户要求实现单、双冗余 及三冗余 - 工业级以太网交换机 - 提供8/16个10/100M RJ-45以太网 口 + 1个光线口（可选） - 双色LEDs状态显示 - MTBF: > 2M hours - 高速背板可达 2.6Gb/s - 工作温度: -40 to 85℃ - 湿度: 10 to 95% 非凝结
控制器
转速
伺服
本特利3500
I/O网络 100MB以太网
压力
I/O模块
温度
透平压缩机 辅助系统
负荷驱动 压缩机 泵
Mark VIe系统在网络通讯结构上分为三层：分别是工 厂数据高速通道(PDH)、单元机组数据高速通道(UDH)和I/O 网络(I/ONet)，都使用10/100MB以太网，其中I/ONet可实 现三重冗余，UDH可实现双冗余。在通讯结构上最大程度 地减少了通信故障。
PV-36002 ###.# %
Torque ###.# NM
Speed #### RPM
hP ##### KW
TI-35001 ###.# DegC
TI-35002 ###.# DegC
CONDENSATE STEA M
1st Stage Suction 11-D-3501
2nd Stage Suction 11-D-3502
1
GE ITCC的特点
• 灵活的冗余配置 – 控制器、网络和I/O都可根据用户的需要做 单、双冗余和三冗余TMR配置
• 高速运算能力 • 支持远程I/O
– 通过光纤连接远程I/O，传输距离可达2Km • 专业的防喘振控制算法
– 专利的RateControl速率控制器 – 对不同的应用软件可以按用户需求组态 – 系统使用全“Polytropic head”算法达到标准
LP STEAM
1st Stage
FI-35001 ###### kg/hr
PI-35001 #.### MPaG
2nd Stage
FI-35002 ###### kg/hr
PI-35005 #.### MPaG
3rd Stage
FI-35003 ###### kg/hr
PI-35031 #.### MPaG
响，最大程度降低喘振事件发生的风险（解 耦） – 5个独立的控制响应可应对任何的过程倒流 • 操作和维护成本最小 – 更快捷和交互的控制实质上消除了喘振事件… 延长了压缩机寿命并降低了维护成本 – 易用的诊断和维护工具
Isentropic Head (10^3 Ft)
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I/O Packs
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初始喘振控制线 新的喘振控制线
C 3R F irst S tage
Head vs ACFM
14
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1
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7
ACFM * 10^4
这是在一个大型乙烯厂的丙烯冷却压气机第一 段性能曲线，重新设置的喘振控制线为用户降 低了能耗。
XZ-SOV-36024 Common Trip
XV-36020
Lube Oil Fault
T&T VALVE GOV ERNOR
Seal Gas Fault
VALVE
XZL-35010A XZL-35010B XZL-35010C
SV-36001 ###.# %
PI-36002 #.## MPaG
透平-压缩机综合控制ITCC
透平与压缩机综合控制技术
透平与压缩机综合控制技术ITCC是上世纪末出现的用于控制和保护压缩机的新技 术，它是基于先进的电子技术、通讯技术及控制算法，与传统的压缩机控制技术相 比，它可以帮助用户更有效、更安全地操作压缩机，同时节省能耗。
传统的透平及压缩机控制
透平及压缩机控制包括：调速控制（Speed Control）、过程控制（Process Control）和压缩机控制（Compressor Control）。过去，这三个控制系统是三个相互 独立的控制系统，并由三家供应商提供。对于控制对象而言，这样的系统构成不利于 控制回路之间的相互配合（如解耦等），会增加调节难度，用户的维护成本也会增加 （如备品配件、培训等），整体的可靠性和效率低下。
GE能源集团
效益与喘振之间的
平衡之道
ITCC - 透平压缩机综合控制系统
前言
GE能源集团的优化与控制业务部门通过 提供专业和优质的产品及服务，帮助用户 解决目前广受关注的工厂性能优化及控制问 题：
• 通过预测性状态监测降低资产生命周期 成本
• 通过先进控制系统提高设备运行灵活 性，可靠性及效率
• 先进的钻探技术用于能源开采
GE早在上世纪60年代就已经开始研制 透平控制系统，经过40多年的实践和经验 积累，已经推出了6代产品并成功应用于上 万台机组，其中约400台应用于ITCC控制领 域。Mark Vie是当前GE用于机组控制的尖端 产品，它采用了领先的透平压缩机控制系统 设计理念，提供非常灵活的冗余配置，高速 的计算和数据通讯，且安全性完全符合国际 标准。
透平及压缩机综合控制
透平
压缩机 PT
工艺过程 PT TT FT
SIC
PIC
UIC
透平转速控制
过程控制
防喘振控制
随着电子技术和通讯技术的发展，现在将三个独立的控制集成在一起，由一个控 制系统平台来完成调速控制、过程控制和压缩机控制，这种集成控制系统已经显示出 其在控制策略、系统可靠性、项目管理、维护成本等方面的优越性。
I/O模块作为I/ONet以太网的节点可以很方便地实现 远程I/O,并且I/ONet具有很好的可扩展性。
Mark VIe提供多种对外通讯接口，包括：Modbus 串 口/以太网 客户/服务器，GSM 以太网TCP-IP服务器， OPC Ethernet 客户/ 服务器，DNP 3.0 Serial/Ethernet 服务器，PI 服务器接口。如果需要，Mark VIe还可以在I/ O层提供Modbus及Hart接口。
ONFFLLININEE C oSSmt at agpegr e1es1s o r
ONFFLLININEE C oSSmt at agpegr e2es2s o r
ONFFLLININEE C oSmtagper3e s s o r
Stage 3
ONFFLLININEE C oSSmtatgapegr4ees4s o r
ITCC控制系统与常用的过程控制系统DCS相比有明显的特殊性：首先，ITCC系统可 靠性高，可以实现三重冗余TMR；其次，由于透平和压缩机的动态对象调节特性的要 求，ITCC相对DCS而言具有更快的执行周期；还有，在调节的过程中，透平与压缩机之 间、压缩机各段之间都会产生耦合效应，ITCC系统有专业的解耦算法来消除或控制这 种耦合。
6
Mark VIe组态软件ToolboxSTTM
–• 硬件组态 - 直接拖入式组态 - I/O点查看、增加、删除及校验。组态模块上的LED的状 态与实际模块显示需相同 - 每个I/O模块均配有带时标的详细诊断信息 - 硬件组态易学易用
7
•• 应用组态 - 可现场组态 - 浮点计算 - 动态数据显示 - 算术功能块 - 用户功能块 - 梯形功能块 - 密码保护 - 布尔及模拟量强制输出 - 自动生成应用组态文件，显示各应用块之间的相互关系