压缩机组仪表及控制系统设计规定

目 次
前言 (2)
1 范围 (3)
2 规范性引用文件 (3)
3 定义与缩写 (3)
4 分工界面 (3)
4.1 现场仪表 (3)
4.2 控制室仪表 (3)
5 现场仪表选型 (3)
5.1 通用要求 (3)
5.2 温度仪表 (3)
5.3 压力仪表 (3)
5.4 流量仪表 (3)
5.5 液位仪表 (4)
5.6 调节阀 (4)
5.7 接线箱 (4)
5.8 机组轴系监测仪表 (4)
5.9 导压配管 (4)
5.10 仪表配线 (4)
5.11 伴热配管 (4)
6 监控系统 (4)
6.1 通用要求 (4)
6.2 机组监测系统（MMS） (5)
6.3 温度监测 (7)
6.4 机组控制系统 (7)
前 言
本标准是根据《关于中国石化工程建设标准研究与编制项目启动会议纪要》（集团公司[2006]第1号）编制的。

本标准共分6章。

本标准主要内容有：
规定了压缩机组仪表及控制系统的设计、采购的最低要求。

包括仪表的分工界面、选型、安装、资料交付。

主编单位：中国石化工程建设公司
参编单位：中国石化集团洛阳石油化工工程公司
中国石化集团上海工程有限公司
中国石化集团宁波工程有限公司
中国石化集团南京设计院
主要起草人：范宗海 林 融 王为华
本标准于2008年首次发布。

1 范围
本标准规定了压缩机组仪表及控制系统的设计、采购的最低要求。

本标准适用于中国石化新建石油炼制、石油化工工程项目的压缩机组仪表及控制系统，包括仪表的分工界面、选型、安装、资料交付。

2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

IEC 61000-1996/2004 Electro Magnetic Compatibility(EMC)
3 定义与缩写
CCR: Central Control Room 中央控制室
CCS: Compressor Control System 机组控制系统
MMS: Machinery Monitoring System 机组监测系统
4 分工界面
4.1 现场仪表或安装在机组就地盘上的仪表应随机组成套供应，由机组供货商提供数据并保证控制品质的关键设备如防喘振阀等应随机组成套供应。

现场仪表信号至控制室（现场机柜室或中央控制室）应接至现场接线箱。

现场接线箱也应随机组成套供应。

4.2 所有随机组成套供应的仪表应由机组供货商或施工单位负责安装。

4.3 其他直接进入机组控制系统的仪表信号，在数量不多的情况下可接入随机组成套供应的现场接线箱。

4.4 机组监测系统及机组控制系统宜由机组供货商集成并供货。

4.5 项目承包商应按此规定执行，如有与本标准不一致之处应经项目业主批准。

本标准中未提及的压缩机组仪表及控制系统设计部分，应执行项目仪表和自控其它规定的有关要求。

5 现场仪表选型
5.1 通用要求
仪表的防爆等级应满足所在防爆区域的要求，选用隔爆型或本安型。

现场仪表的防护等级应不低于
IP65。

进入机组控制系统或安全仪表系统的变送器采用4mA～20mA带HART协议标准信号，无特殊要求的仪表，其生产厂商、产品型号应与装置部分一致。

5.2 温度仪表
就地温度指示仪表选用带外保护套管的φ100mm万向型双金属温度计，集中检测温度仪表选用铠装热电偶、铠装热电阻，热电阻应采用三线制，温度控制选用一体化温度变送器。

5.3 压力仪表
就地压力仪表选用φ100mm弹簧管压力表，弹簧管压力表受压检测部分应选用不锈钢材质。

远传压力（差压）测量选用智能压力（差压）变送器，微压、负压测量可选用智能差压变送器。

对于粘稠、易结晶、含有固体颗粒或腐蚀性的介质，可选用膜片密封法兰式压力（差压）变送器。

5.4 流量仪表
流量测量宜用节流装置配差压变送器。

特殊情况下，或用节流装置不合适的场合，可选用面积式流量计、容积式流量计、涡街流量计、电磁流量计、质量流量计等非差压法流量仪表。

5.5 液位仪表
就地指示液位仪表宜选用玻璃板液位计或磁浮子液位计。

远传指示液位仪表宜选用双法兰差压液位变送器、差压变送器及电动外浮筒液（界）位变送器等。

5.6 调节阀
调节阀阀体材质应与工艺管道相同，最低为碳钢，阀芯为不锈钢。

压力等级应不低于PN5.0。

除有特殊要求的阀门（例如防喘振阀）外，其他调节阀选用的生产厂商应与装置部分一致。

一般控制阀选用国内引进生产线生产的优质产品，高压或其他特殊调节阀采用国外产品，当采用进口阀门时，其相关的附件，如：电气阀门定位器、限位开关等均选用进口产品。

电气阀门定位器采用智能阀门定位器。

限位开关、电磁阀、空气过滤减压阀等应随阀成套供货。

5.7 接线箱
防爆区域应采用增安型或隔爆型接线箱，仪表的防爆等级应满足所在防爆区域的要求。

5.8 机组轴系监测仪表
机组供货商提供的机组轴系监测仪表的范围应包括探头、延伸电缆、前置放大器/变送器、现场接线箱、监测仪表。

5.9 导压配管
导压配管宜选用φ12x1.5、316SS不锈钢管，采用双卡套式阀门与连接件。

当测量大于6MPa（G）蒸汽等场合,应采用1/2”PIPE
5.10 仪表配线
5.10.1 现场接线箱（盘）到现场仪表之间的信号配线应选用阻燃铜芯聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套屏蔽控制电缆，截面积为1.0mm2～2.5mm2。

5.10.2 本安系统的配线应与其它非本安系统配线分开。

本安系统配线护套颜色应为天兰色。

5.10.3 不同电压的仪表电缆应分开设置在不同的仪表槽板中，或在槽板中设隔板，每根多芯电缆所传输的信号应为同一电平。

5.10.4 不同信号类型的仪表应使用不同的现场接线箱，如FF接线箱、模拟量接线箱、电磁阀/开关量接线箱、接近开关信号接线箱、电源电缆接线箱等。

5.10.5 仪表电缆进出仪表设备和接线箱，采用仪表电缆密封接头。

5.11 伴热配管
伴热配管应采用304SS Ф10×1、Ф12×1、DN20不锈钢管，每个蒸汽伴热回水配管终端设有截止阀和疏水器。

6 监控系统
6.1 通用要求
6.1.1 机组监控系统包括机组监测系统及机组控制系统。

机组控制系统宜选用同一产品。

往复机组、螺杆机的监控可归入同装置的DCS系统或采用PLC系统，机组的安全联锁（SIL联锁）功能应由同装置的SIS 系统实施。

6.1.2 机组监测系统及机组控制系统均应安装在现场机柜室内，并留有人机接口，全厂的机组监测系统及机组控制系统应分别设置连接成两个网络，安装在中央控制室内的工程师站上对机组监测系统及机组控制系统进行日常的管理和维护。

6.1.3
所有电气设备应符合IEC 61000“电磁兼容性”的要求。

厂商应提供设备操作范围内设备对无线电通讯和工业供电频率干扰的磁化率数据。

厂商还应对无线电频率通讯设备外壳敞开情况下的防护措施和限制性情况作出详细说明。

6.1.4
机组监测系统及机组控制系统的供电应为重要负荷，电源应为220V AC 50Hz 单相、双
路UPS电源；或1路UPS电源、1路GPS电源。

6.2 机组监测系统（MMS）
6.2.1 供货范围
机组监测系统应包括：
a） 监测机架及卡件；
b） 含监测卡件及机架的全装配机架（包括所有现场端子、内部接线、及配电板）；
c） 每个现场机柜室设一套MMS工程师站，以便执行MMS系统的组态、查询及监测；
d） 系统软件、应用软件、硬件和相应的许可证；
e） 现场机柜室内，与机组轴系监测有关的所有连接电缆，现场机柜室和中央控制室（CCR）之间的电缆及光缆应列出规格；
f） 执行各应用软件网络通讯功能的必要LAN基础设施。

6.2.2 状态监测接口和组态
6.2.2.1 状态监测系统应采用高级应用软件，用于分析所有与机组（和设备）相关的监测和过程数据。

状态监测系统应自MMS机架，DCS系统和手持设备上搜集数据，并做统计分析，机组性能监测和预防性维护。

系统应进行完整组态并有菜单式驱动软件。

状态监测系统接口单元应同与之相连的监测器机架置于相同的机柜内。

6.2.2.2 状态监测系统工作站应置于中央控制室（CCR）。

MMS机柜应置于装置现场机柜室（FAR）内。

状态监测系统工作站应用光纤电缆通过供货商专有技术网络与MMS机架连接。

6.2.2.3 状态监测系统工作站应通过OPC接口连接到DCS。

这个接口应允许状态监测系统工作站从DCS数据库中检索所有机组的相关过程变量，以便通过OPC联接程序对瞬态振动数据作出显示和趋势分析。

状态监测系统 应连接到工厂信息管理网以供整个装置的信息系统使用。

6.2.2.4 为从现场机柜室中的MMS机架上读取信息，应提供工程师站。

6.2.2.5 通过网络联接数据到达状态监测系统的最大延迟时间应是5s。

6.2.2.6 MMS和状态监测系统的内部时钟应与DCS的时钟同步。

在输入或输出过程数据时，数据传送应包括相应的同步数据和时间。

6.2.2.7 应在状态监测系统网络和其它工厂网络之间设置一道防火墙，以防止未经授权的访问。

6.2.3 机组监测机柜
6.2.3.1 每个MMS机柜应由供电，系统监测器卡件，振动和键相位监测器卡件，输出继电器
卡件和终端附件组成。

所有硬件卡板应安装在机柜内的机架中。

任何机组的所有振动和键相位卡件应尽可能应安装在一个机架内，包括相关的输出继电器卡件。

每一动设备系列（包括运转/备用设备）都应接到单独的模块上。

6.2.3.2 MMS机柜布置设计应按负荷分类情况进行，并应对操作隔离和地面空间要求给予适当的考虑。

在作设计考虑时应确保某一构件的一个故障应只影响有限数量的公用设备，且每一电源故障也不应影响多个相同用途的泵或机组，包括备用设备。

所有电源应为冗余型。

6.2.3.3 MMS系统的振动监测器应配有跳闸乘数功能以便于机组启动。

当机组超过临界速度、高于振动设定点时，此功能应能防止机组在启动期间发生跳闸。

6.2.4 电气要求
6.2.4.1 MMS机柜应设双路电源，每一电源应能提供机柜的全部工作负荷，并能在发生故障时自动切换至备用电源。

6.2.4.2 每个机柜应配备两只主进路电源电路断路器和一条配电母线。

所有其它内部支路应从该母线馈电，并应配备单独的电路断路器。

每一电源应配单独的DIN滑轨装配断路器。

不应使用串联断路器。

6.2.4.3 电源单元一次侧应有自备限流装置，并应使用二极管隔离，限流电路和过压保护。

电源单元的每一二次电路应有自备限流装置。

6.2.4.4 所有的电缆入口包括供电电缆应穿过机柜的底部。

6.2.4.5 24VDC的模拟信号连接时每对信号线对应配3个端子。

报警，停车和配电电路应设带熔断器的开关型端子。

6.2.5 事件顺序记录
6.2.5.1 报警及停机事件的记录必须有时间标记，并按事件发生时间记录。

顺序事件记录的时间不大于50毫秒。

6.2.5.2 报警应是非闭锁的以避免在现场机柜室中需要复位。

6.2.6 振动监测
6.2.6.1 轴向位置
6.2.6.2 径向振动
径向震动跳闸应按X和Y探头在跳闸级，即2oo2表决处的监测情况确定。

跳闸级应基于被测轴承的容隙情况确定。

假设为环形轨道，则X和Y向振动向量应是相等的。

向量结果值不应超过轴承容隙的90%。

这表示X和Y向振动的跳闸级将为轴承容隙的0.64倍。

6.2.7 与CCS/DCS/SIS系统连接
6.2.
7.1 如果所监测的设备设有机组控制系统CCS，监测机架应接到CCS，其他机架应接到DCS，并且应传送所有模拟和数字信息，且应至少包括：
—— 振动，键相位和模拟量的指示；
—— 数字状况；
—— 动力状况；
—— 自检状况；
—— 其它信号。

6.2.
7.2 CCS/DCS系统接口应为采用Modbus RTU协议或以太网的双向双冗余的串行数据连接口。

6.2.
7.3 任何振动停车信号都应通过带继电器的DO卡硬接线接入SIS/CCS系统。

停车跳闸设定应在MMS 系统监测卡件内组态。

所有其它报警和预报警应是来自变送器模拟信号，并在DCS/CCS中生成。

6.2.
7.4 监测器机架应提供以下输出：
a） 将下列信息传到DCS/CCS系统的串行接口：
z振动监测器模拟值和键相位监测器读数；
z为每个监测器指示硬件故障状态的系统故障和报警；
z常见故障；
z每个通道的传感器OK（状态）限值；
z硬件和软件的诊断；
z通讯链接状态；
z每一代表危险振动级且已硬接线到SIS系统的输入点离散输出；
b） 除来自监测系统的数据外，DCS/CCS应能将下列命令通过串行接口传到MMS：
z机架时钟设定；
z机架报警抑制；
z通道报警设定点变更；
z机架跳闸增加；
z机架复位。

6.3 温度监测
关键转动设备上的温度测量信号应直接接到机组控制系统CCS或DCS进行指示报警。

如果温度信号参与安全联锁，则应将温度信号输入MMS，经过表决后用3个DO信号硬接线接入SIS停车。

6.4 机组控制系统
6.4.1 概述
6.4.1.1 如果不设独立的CCS，机组的控制及联锁在维持动设备所要求的响应速度和专用控制功能的同时，它们应尽可能集成到DCS及SIS中。

6.4.1.2 机组供应商应详细说明在CCS/DCS/SIS中所要求的功能，以确保机组的安全和有效操作，包括机组的启动、连续的操作和停车。

6.4.2 机组控制要求
6.4.2.1 如果设独立的CCS，则应包含专用的控制机柜和软件，以便在特定操作条件下的对每台机组进行控制。

按照要求，控制器应为冗余/容错型以达到装置的要求。

6.4.2.2 CCS的专用控制机柜应安装在装置的现场机柜室内。

6.4.2.3 CCS和DCS之间的通讯应通过双冗余数据连接的方式进行。

所有的参数传送应能够通过DCS操作站进行监控。

控制点应采用硬接线来完成。

6.4.2.4 CCS和SIS之间的紧急停车信号传送应在现场机柜室内通过硬接线来完成。

6.4.2.5 每台离心机组的CCS应至少包含机组性能和防喘振控制器。

当机组同时运行，应提供负载分配控制。

6.4.2.6 CCS应为实时趋势和历史存档提供输入信号的数据存储。

6.4.3 机组性能和防喘振控制器的要求
6.4.3.1 控制器应由被选定的机组供应商提供。

控制器应是专用的，（以获得必要的操作速度），能自动防止故障，并有一定的故障容限。

6.4.3.2 该控制器应能够优化机组的运行和负载，但只要机组的操作点接近其预先设定的喘振极限值时，就应通过开启防喘阀以防止喘振。

6.4.3.3 防喘振控制器应通过一个防喘振再循环线路来自动维持经过机组超出喘振条件的流量。

6.4.3.4 防喘阀从关到全开位置的一次性动作时间应为5秒钟。

防喘振控制器应在100毫秒内完成其被要求的控制算法（包括输入扫描时间、逻辑执行和输出改变）。

6.4.3.5 当机组并列或平行运行时，负载分配控制器应发挥在操作机组中平等分摊负载的作用（如从其喘振曲线或喘振控制裕度中保持每一机组的等比例负载）。

6.4.3.6 控制系统应能够在自动模式中响应所有要求的过程参数和动态（即启动、正常操作、正常停车和紧急停车）。

控制系统应在操作的自动和手动模式中都满足机组厂商的操作和喘振控制要求。

6.4.3.7 防喘振控制系统应将机组的差压和机组的入口流量联系起来。

作为最低要求，控制器应能够作出喘振曲线（机组多元压差/入口流量）。

这应该以机组厂商预测的喘振曲线数据为基础，在机组实际工作喘振曲线10%的裕度范围内，由用户可选择的喘振控制线上维持控制。

6.4.3.8 防喘振控制器应具有初始喘振探测逻辑能力，能够从入口流量差压测量的背景噪声中识别出流量的不稳定性，同时能驱动防喘阀至其全开位置。

在试验和试车期间，初始喘振检测（结合其它技术和机组监控信号）被用于测定机组在不同转速或不同负荷时的实际喘振极限。

6.4.3.9 机组实际喘振控制线应在机组工厂验收或现场验收测试期间通过一个或多个工作点来测定。

在实际工艺试验和工艺参数的基础上，喘振控制线应在防喘振控制器和重新生效的喘振控制裕度内重建。

6.4.3.10 在正常运行和负载期间，防喘振控制器应使防喘阀保持在关闭的位置。

如果出现不正常负载或工艺扰乱，会引起机组操作点朝它的实际喘振曲线的方向迅速接近或穿过其喘振控制线，控制器应测量工作点的变化率，并且通过驱动防喘阀到其全开位置作出响应。

6.4.3.11 防喘阀的关闭应遵循用户可组态指数衰减率，通常在30到60秒范围内。

安全操作范围的控制策略应包括比例、积分和微分（如果需要）。

潜在不安全区域的控制策略（如在喘振控制线和实际喘振曲线之间）应包括适当的增益（非线性或指数的）、开路（阶跃）响应或类似策略的组合。

所有运算法则的控制动作，包括从自动切换到手动，接着又回到自动，应能平滑过渡。

6.4.3.12 防喘振控制器应正确组态，能够正确的动作使机组摆脱喘振、重新设定喘振控制裕度，并且当一个实际喘振周期已经被检测过时，发出一个输出报警并设定一个喘振计数数据位。

喘振计数累计器的内容应通过密码，键锁或类似的安全措施被保护以防被意外重设。

6.4.4 防喘振和性能控制器的算法和组态
6.4.4.1 防喘振和性能控制系统应由一个或多个控制器组成，控制器应设定好算法菜单，以完成并联和并列组态下多级或多个机组之间的喘振控制、协调、负载分享和解耦任务。

这些算法（或程序）无需要求用户或操作员去学习功能块、机组语言或任何其它特殊的程序语言。

它也不应要求使用者去准备用户组态或开发特殊文件来支持控制系统的组态。

所有控制器都应兼有可靠和安全特性，利用密码或钥匙防止未经授权的更改。

6.4.4.2 可使用的预先设计的算法菜单应至少包括以下各项，可用于机组的所有级：
a） 入口流量（体积）对机组压头或DP（出口压力-入口压力）；
b） 入口流量对机组多变压头。

6.4.4.3 以下为所提供的退步策略（作为最低要求）：
a） 控制器在收到来自入口流量变送器的故障或无效信号的情况下，应回复到最小流量 或一个固定流量；
b） 控制器在接收到来自入口或出口压力变送器的故障或无效信号的情况下，应回复到 特定的压缩比率；
c） 控制器在接收到一个故障或无效的机组转速输入值时，应回复到一个固定的速度。

6.4.4.4 系统应在主控制器故障时提供从主到备用控制器的无冲击切换
6.4.4.5 从自动到手动，再从手动到自动的切换应是无冲击的。

6.4.4.6 系统软件应可以产生机组当前运行和限定值的实时显示图。

6.4.4.7 系统应能够对关键事件存档、事件报警、多重趋势组建和显示，并能通过DCS实时高速取得关键机组的工作参数。

6.4.4.8 系统应能区分变送器故障和喘振异常。

当检测出变送器故障时，应将报警信号传送到DCS。

6.4.5 机组保护
当机组没有单独的控制系统时，其机械保护和紧急停车应集成到SIS系统中，机组供应商应详细说明所有保护机组的逻辑要求。

如果机组设有单独的控制系统，其机械保护和紧急停车应集成到机组综合控制系统(CCS)，控制系统不仅要满足机组的控制性能和防喘振性能，其他方面应满足装置SIS系统要求。

6.4.6 机组现场传感器和仪表
用于机组控制功能的变送器必须有200ms或更短的响应时间（从过程测量到变送器校准量程63%增加时间）。

防喘阀应为：
—— 阀芯的特性应是线性的；
—— 从全关到全开的响应时间通常应是5s或更短；
—— 泄漏等级应至少为IV级。

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