[发明专利]用于PTA装置能量回收的机组控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工领域的PTA装置用能量回收控制系统和方法，具体地说是一套计算机控制系统应用于PTA装置用三机组的控制，保证整个能量回收的控制系统及其方法。

背景技术

PTA(Purified Terephthalic Acid)是精对苯二甲酸的简称。常温下外观为白色晶体或粉末，无毒，无味，主要用于生产聚酯(PET)，聚酯经过抽丝可得到占化学合成纤维70％的涤纶纤维，PTA是生产聚酯纤维的主要原料，广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建筑等领域。不仅食品包装中越来越多地应用聚酯材料，而且在医药、化妆品等非食品包装中以及在PBT工程塑料、不饱和聚酯树脂等行业的应用都具有广阔的前景。

PTA机组的控制是目前压缩机领域工艺最复杂、控制要求最高的，PTA装置分为氧化单元和加氢精制单元两部分，而压缩机则是该装置的核心设备。在整个装置的运行中起到了核心的作用。它不仅要保护机组的安全稳定运行，而且根据工艺需要，实时监控压缩机的运行工况。因此，系统的智能性、安全性、适用性尤为重要。对于空压机组的ESD(Emergency Shutdown Device)系统，不仅要保证机组的安全，更要在事故状态下，对生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行响应和保护，以保证人员、机组和装置的安全。

空压机组是PTA装置的核心设备，它除了承担输送大量空气的任务外，还需承担装置能量平衡和尾气利用的功能。压缩空气中的大部分氧气在氧化反应器中与PX反应消耗掉，反应后的尾气一部分经处理后用于装置的保安和粉料输送，其余进入尾气膨胀机进行能量回收。氧化反应热产生的副产蒸汽通过蒸汽轮机回收能量，现有控制系统不能保证机组的最大效率化，该机组正常运行时控制系统的防喘振阀全部关闭，如遇到工艺波动等，防喘振阀会快速打开。不会防喘振阀始终不能关闭而导致一部分能源损失掉。另外，PTA控制系统控制复杂，开车时需要大量人员操作，启动时间长，控制系统反应时间长，要求控制系统配置高。

发明内容

本发明目的是提供一种新型的氧化反应流程用的空压机、能量回收机组综合控制系统及其控制方法，以克服上述缺陷。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：用于PTA装置能量回收的机组控制系统，包括汽轮机、减速机、压缩机、膨胀机、第一辅机系统、第二辅机系统以及中控系统；汽轮机、减速机、压缩机、膨胀机顺序连接，第一辅机系统与汽轮机连接，第二辅机系统与压缩机、膨胀机连接；所述控制装置与汽轮机、减速机、压缩机、膨胀机、第一辅机系统、第二辅机系统连接。

所述汽轮机通过第一联轴器与减速机连接；减速机通过第二联轴器与压缩机、膨胀机依次连接。

所述第一辅机系统包括凝汽器装置、启动蒸汽调节阀、速关阀、主气门调节阀、第一补气阀、第二补气阀；

所述汽轮机的第一输入端依次通过主气门调节阀、速关阀与启动蒸汽调节阀连接；汽轮机的第二、第三输入端分别连有第一补气阀和第二补气阀，分别用于输入0.1MPaG的副产蒸汽和0.25MPaG的副产蒸汽；汽轮机的排气口与凝汽器装置连接。

所述第二辅机系统包括能量回收阀、冷空气入口阀、尾气入口切断阀、压缩机入口导叶、膨胀机一级入口导叶、膨胀机二级入口导叶、第一防喘振调节阀、第二防喘振调节阀、空气入口过滤器；

所述压缩机的入口经压缩机入口导叶、空气入口过滤器与空气入口连接；压缩机的出口通过并联的第一防喘振调节阀和第二防喘振调节阀放空，该出口还经并联的能量回收阀和冷空气入口阀后，再通过膨胀机一级入口导叶与膨胀机的入口连接；

所述膨胀机的入口经膨胀机一级入口导叶、膨胀机入口切断与尾气入口连接；所述膨胀机的二级入口导叶与膨胀机的二级入口连接。

所述中控系统包括压缩机控制系统、安全控制系统、轴系监测系统、DCS系统、上位机监控画面；

所述压缩机控制系统与安全控制系统通过OPC协议进行通讯；安全控制系统与轴系监测系统、以及压缩机控制系统与DCS系统均通过串口Modbus协议进行通讯，上位机监控画面通过以太网与压缩机控制系统、安全控制系统、DCS系统通讯；

所述压缩机控制系统与启动蒸汽调节阀、第一防喘振调节阀、第二防喘振调节阀、速关阀、主气门调节阀连接；还分别与压缩机入口导叶、膨胀机一级入口导叶、膨胀机二级入口导叶各自连接的电磁阀连接；还与能量回收阀、冷空气入口阀、汽轮机的入口压力传感器、压缩机的入口/出口压力和温度以及出口差压传感器连接；

所述安全控制系统与第一补气阀、第二补气阀、尾气入口切断阀；