SH／T 3199-2018标准规范下载简介

SH／T 3199-2018 石油化工压缩机控制系统设计规范

印、必要时修改并下装到控制器

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a）机组监视系统MMS（即可以采用单独的系统，也可以整合在CCS内)； b）压缩机过程控制： c）其他系统（用于压缩机的其他子系统如油路、蒸汽、表面冷凝器、干气密封、燃气机烤 气温度控制、燃气机燃气阀控制、盘车等系统的控制）

6.9.1压缩机防喘振控制策略应采用技术先进的高速可编程序控制器系统，从检测、计算及控制速率 和组态软件的逻辑功能等方面应满足复杂的喘振现象监测、计算和控制功能。 6.9.2应根据压缩机机组设备广家提供的压缩机组性能参数准确设置各种工况下的喘振线，喘振线应 能在二维坐标系中组态显示，具体生成的喘振曲线组态点不少于5对或5种工况下的喘振点参数，并能 在工艺气体组分发生变化时进行必要的补偿。 6.9.3为适应操作条件变化和机组由于磨损、结垢等原因而出现的机组性能变化，或原始资料提供的 机组性能参数不精确等情况，可以采用现场实测的方法获取喘振线，现场实测时，至少选用三种工况或 转速进行测试。测试过程中，不能引起工艺装置大的波动、联锁停车和压缩机组一个周期以上的喘振现 象。 6.9.4 防喘振控制过程中，应合理设置喘振控制线，喘振控制线与喘振线应保持适当的安全裕度，在 实际运行过程中喘振控制线应根据喘振发生的次数自动调整安全裕度的大小，并能通过手动方式把喘振 控制线的安全裕度复位到原始组态值。 6.9.5压缩机组当前工作点应根据每段的入口流量、入口和出口压力和温度等实测变量实时计算，并 在二维坐标系中显示工作点的位置。 6.9.6应实时计算并显示当前操作工况下的实际安全裕度值，在发生喘振时应有报警提示输出。 6.9.7万 应实时累积计数并显示机组发生的喘振次数，并可通过手动方式把喘振次数清零。 6.9.8 防喘振控制与安全保护要求： a) 压缩机的每一段宜设置独立的喘振检测与控制回路，根据工艺设计及安装综合考虑，可以多段 公用一个防喘控制阀，但喘振检测与控制回路软件宜独立设置： b） 防喘振回流管线和控制阀的安装位置、距离、容量等设计应满足喘振周期快速响应的要求； c) 防喘振控制回路应与机组安全联锁关联，在机组启停车、事故停车状态下自动全开阀门； d) 防喘振控制回路的给定值应采用动态优化的方式计算，具体应根据机组当前工作点的安全裕度 大小情况和机组相关工艺控制情况随动设定； e 防喘振控制应采用自适应参数整定方式，P、I、D参数的大小应根据工作点安全裕度大小自动 调节，以适应各种工况下的平稳调节和快速调节： f) 控制输出应设置多种输出计算模式，如P、I、D自适应调节模式、纯比例输出模式、电磁阀输出 模式、其他工艺优化输出模式等，每种输出模式应根据当前工作点和机组运行状态自动选择； 影利租应的降级拨制筛

压缩机的每一段宜设置独立的喘振检测与控制回路，根据上艺设计及安装综合考虑，可以多段 公用一个防喘控制阀，但喘振检测与控制回路软件宜独立设置； b 防喘振回流管线和控制阀的安装位置、距离、容量等设计应满足喘振周期快速响应的要求； 防喘振控制回路应与机组安全联锁关联，在机组启停车、事故停车状态下自动全开阀门； 防喘振控制回路的给定值应采用动态优化的方式计算GB／T 51356-2019 绿色校园评价标准，具体应根据机组当前工作点的安全裕度 大小情况和机组相关工艺控制情况随动设定； C 防喘振控制应采用自适应参数整定方式，P、I、D参数的大小应根据工作点安全裕度大小自动 调节，以适应各种工况下的平稳调节和快速调节： f 控制输出应设置多种输出计算模式，如P、I、D自适应调节模式、纯比例输出模式、电磁阀输出 模式、其他工艺优化输出模式等，每种输出模式应根据当前工作点和机组运行状态自动选择； 应对喘振检测变送器、系统等故障设置报警提示和相应的降级控制策略：

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6.9.9变送器故障时的控制策略

6.10.1转速测量及探头故障保护

6.10.2启动和停车

a）（ CCS应具有自动/手动两种启动和停车模式，在自动启动模式下机组按照给定的暖机 启动，在这一过程中操作员可以中断自动程序进入手动操作，并可以重新恢复自动 b) 手/自动方式应能实现无扰动切换

:10.3临界转速避免

a） 程序可设置多个临界转速区域，无论启机/停机过程或正常控制过程中转速控制模块都应避免 机组工作在临界转速区内，在启机过程中，汽轮机应以预先设置的较快速率快速通过临界区， b 如果由于蒸汽系统的原因调节汽阀全开后转速仍然停留在临界转速区内，超过一定的时间限制 则CCS应自动关闭调节阀降低转速。 6.10.4 正常操作：调速模块应设置正常转速控制范围，在这一范围内，工艺参数为主回路，可由性 能控制器串级控制转速回路，以达到控制工艺参数的目的，也可由操作员设定控制转速进行调节。 6.10.5转速跟踪：手/自动方式切换以及串级控制/本地操作切换时，所有关联回路都应相互跟踪 以实现无扰动切换。 6.10.6超速保护与测试：转速控制模块内应设置最大控制转速，正常操作时，汽机转速不得超过最 大控制转速，在最大控制转速上应设置超速停车转速。如果需要测试超速保护功能，按超速试验按钮 可允许超越最大控制转速验证超速保护功能。

6.11.1常规抽汽控制算法：

常规的抽汽控制应通过转速控制器来调节入口蒸汽阀，同时通过抽汽控制器调节抽汽阀来实现 抽汽控制。由负荷的改变导致转速控制器调整蒸汽流量以满足由于负荷变化引起的速度变化， 蒸汽入口流量的改变将会导致抽汽流量的改变。 b 抽汽控制器作用应使抽汽流量在负荷变化时保持不变。蒸汽流量的变化同时会导致汽轮机功率 的变化，进而影响汽轮机速度。为解决抽汽控制的互相于扰，抽汽调速解耦模块将协调控制负 荷与抽汽量互不干扰

6.11.2特殊抽汽控制算法

a 特殊抽汽控制算法宜有双阀和三阀解耦控制模块，分别用于单抽和双抽式汽轮机的解耦控制 解耦模块使用蒸汽汽轮机的机械性能图，来预测单阀/双阀阀门动作的关系。多阀抽汽算法调 节所有的阀门关系，以满足速度、压力改变时的干扰。 6 在没有达到机械控制之前，所有的阀门应同时动作，以同时满足抽汽和速度的要求。 一旦达到

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机械控制状态，优先级较低的参数（通常是抽汽）将作出牺牲，以首先满足优先级高的回路 优先级应由高到低排序： 1）功率/转速； 2）入口蒸汽压力/流量； 3）抽汽压力/流量； 4）排汽压力/流量； 5）各优先级之间的无扰动切换。

6.12.1性能控制器应串级转速控制回路，性能控制的主要功能是控制压缩机入口压力或者出口流量 使其满足装置的工艺要求，对串并联压缩机或者抽汽汽轮机实施负荷分配控制。 6.12.2在涡轮机械控制技术中，为了获得最佳的控制和效益，应将喘振控制、转速控制、抽汽控制 性能控制等协调起来，并加入约束控制等算法。

6.13燃气轮机排气温度控制及燃气阀控制

机透平初始温度较高（达1100℃以上），检测其温度较困难，也可以利用容易检测的排气温度来控制燃 气轮机的工作温度。 6.13.2燃气阀控制输出由点火后的启动控制、正常燃料极限控制、燃气轮机转子的加速控制、燃气轮 机转子的转速控制、燃气轮机排气温度的限幅控制宜通过低选方式实现。

1.1.1CCS开工会的准备工作宜包括以下主要内容： a）制造厂应编制初步的系统设计文件，包括主要硬件和软件配置、机柜布置、供电及环境要求等。 b） 制造厂还应提供用户所需的参考文件，如CCS技术规格书、硬件配置及软件组态的说明文件 以及其他技术参考文件。

1CCS开工会的准备工作宜包括以下主要内容： a）制造厂应编制初步的系统设计文件，包括主要硬件和软件配置、机柜布置、供电及环境要求等 b）带 制造厂还应提供用户所需的参考文件，如CCS技术规格书、硬件配置及软件组态的说明文件 以及其他技术参考文件。 2CCS开工会宜包括以下主要内容： a）制造厂介绍CCS系统功能。 b）澄清并确定CCS软硬件包括备品备件的最终配置、规格和数量： c）讨论并确定具体的硬件设计方案，包括I/O接线端子布置、机柜布置以及电源、接地和环境 要求； d）确定系统各个主要组成部件的工作负荷及其计算方法： e 讨论并确定CCS组态、系统培训的内容以及系统验收和测试程序等； f 确定项目中最终用户、设计单位、CCS制造厂以及相关的第三方设备供货商等各自的工作范 围和责任； g） 确定项目执行过程中各方主要负责人的人员和职责： h) 明确工程项目需要的所有文件的内容、格式、数量及交付方式，指定文档管理的负责人； i) 制定整个项目的工作计划，确定设备、文件资料的交付时间，以及各个工作段的起始日期： j) 制定项目进度的管理方案，明确进度报告的内容、提交周期以及进度延误后的相应措施 k）签订CCS开工会会议纪要。

7.1.2CCS开工会宜包括以下主要内容：

7.2.1应编制完成CCS硬件配置功能设计规格书（CCSHardwareSetupFDS）。

应编制完成CCS硬件配置功能设计规格书（CCSHardwareSetupFDS）。 应编制完成CCS软件组态功能设计规格书（CCSSoftwareConfigurationFDS）

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7.2.3应编制完成CCS通信功能设计规格书（CCSCommunicationFDS）。 7.2.4应编制完成CCS系统安装、测试、验收执行程序（CCSInstallation，testing，FAT/SAT mplementationProcedures)

对CCS硬件配置的内容、方式及配置文件的管理提出要求，CCS与第三方设备的集成宜符合下列 要求： a） CCS制造厂应对CCS与第三方设备集成的调试工作负责； b）CCS制造厂应对集成后系统的可靠性和稳定性负责； C）CCS制造厂应对CCS与第三方设备的通信负责。

7.4.1组态准备宜包括以下主要内容！

a）组态的环境应满足工作需要，离线或在线组态所需的软件和硬件已安装完成。CCS制造厂应 提供工程技术人员和工程资料方面的支持。 b） 已按照CCS开工会的要求完成系统配置图和统一规定的编制。 C 已按照CCS开工会的要求完成工程项目的I/O清单、系统硬件清单、逻辑图（或因果表）、内 部接线图、供电及接地系统图CCS机柜布置图以及工程师站（或HMI）组态或操作画面草图 的编制。 2系统组态宜包括以下主要内容：I/O定义、参数设定、PID控制回路组态、逻辑组态、报警及联 设定、画面组态、通信设定、通信地址表生成、SOE数据配置、制定报表等功能

8.1.1CCS工厂验收前应具备以下条件： a）CCS已在制造厂调试完毕并有测试报告； b）CCS制造厂根据合同技术附件、.CCS开工会纪要和有关标准等编制工厂验收程序； c）CCS制造厂根据验收程序已经准备了验收文件和记录文件。 8.1.2工厂验收应包括以下内容： 8.1.2.1系统配置检查宜主要包括以下内容： a）CCS硬件各设备、部件的型号、规格、数量和外观应符合要求： b）软件的规格、数量和版本应符合要求。 000—组大松本定主要包起以工由家

8.1.1 CCS工广验收前应具备以下

8.1.2.1系统配置检查宜主要包括以下内容：

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f)编程组态画面； g）机柜及其内部元器件； h）信号报警器、按钮、开关、灯等（如果有）； i）其他 2.4CCS测试内容宜主要包括以下方面： a）检查CCS资料是否完整；检查所有的图纸是否完整、正确和清楚。 b）检查设备的外观、喷漆和电缆接头。 c） 检查所有的设备是否完整、是否按照设备清单打上标记、是否按照图纸布置机柜和端子，检查 出厂流水号；确认所有的量程、图表、铭牌等是否正确。 d) 检查所有的连接电缆、插头和插座、接线端子、印刷电路板等是否有清晰的标记。 e） 检查电源单元接线是否正确、标记是否清楚、电源输入电压是否正确。 f）根据图纸检查电源和接地情况。 g）区 断开交流电源，检查直流输出端与机柜是否为开路；接上交流电源，检查各直流电压是否正确。 h） 检查机柜是否牢固接地；本安接地（如果有）、工作（信号）接地和保护（安全）接地是否分开。 检查所有的风扇开关或温度开关的功能。 j) 对所有电源系统进行检查：断开主电源时，辅助电源自动接上；系统操作不受任何影响，并有 “主电源故障”报警。 k) 检查通信线路端子板的电阻。断开一条通信线路，穴余的通信线路自动接上，系统操作不受任 何影响，并有“主通信线路故障”报警。 D 检查控制器的亢余。拔出主控制器检查控制的连续性以及是否有控制器非穴余报警。 m）通过模拟各种故障，检查CCS自诊断功能；运行系统诊断程序，检查自诊断功能。 n）检查回路的运行情况；制造厂应向用户以书面形式提供检查这些回路运行情况的方法。 0 使用信号发生器对所有的模拟量输入（AI）卡件发出4mA～20mADC信号，检查显示结果并 抽查信号处理精度（至少30%抽样）。再送入超限信号，检查CCS的越限报警，并检查输入开 路或短路报警；对所有的模拟量输出（AO）卡件进行功能检查，并进行信号处理精度测试（至 少30%抽样）；对所有的数字量输入（DI）和数字量输出（DO）卡件进行功能检查，并进行 信号处理精度测试（至少30%抽样）。 p）对100%的报警点进行分级报警检查，并检查报警打印。 q）根据操作手册，在工程师站上检查所有相关功能。 检查键盘锁功能，防止误操作。 s） 用开关组和灯组检查逻辑控制功能。 t) 检查系统组态编程是否有丢失情况。 u）检查对定义的操作动作的打印记录功能。 V 检查CCS的组态编程功能，如画面生成、回路生成、报表生成、数据生成等；检查系统的编 程能力，如屏幕编辑、数据存取、程序编译等。 W）检查CCS与DCS系统的通信组态功能，对CCS和DCS之间100%的组态功能进行检查。 x）进行100%的I/O通道测试，包括量程范围和报警设定点的数值检查。 y）CCS余和容错功能测试。 z）其他。 2.5CCS见证测试宜主要包括以下内容：用户应参加所有CCS的测试，查阅所有与CCS设计、 编程、测试和系统组装情况的质量控制文件。

a）工厂验收的步骤； b）检查和测试的结果； c）最终验收结论。

8.2.1现场验收和安装准备宜主要符合下列要求：

8.2.2现场验收宜主要包括以下内容：

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a) 审阅CCS工厂验收报告、工厂集成验收报告和现场调试记录； b) 系统配置检查（同工厂验收内容）； c） 组态检查（同工厂验收内容）； d) CCS测试范围和内容（同工厂验收内容，但AI、AO、DI、DO、PI等I/O卡件的信号处理精 度应100%检查）； e) CCS的穴余和容错功能测试： f) 测试CCS与第三方设备（如DCS系统）的通信； g) 连续正常运行72h以上。 8.2.3 现场验收报告宜包括以下内容： a) 现场验收的步骤； b) 检查和测试的结果； c) 最终验收结论。

9.1.1CCS制造厂在整个工程项目进行过程中应提供相关的技术咨询服务。 9.1.2CCS制造厂应提供其所有交付文件、资料和设备的技术澄清服务。 9.1.3CCS制造厂在工厂验收、工厂集成验收和现场验收过程中应提供相关的资料，并配备专门 的工程技术人员配合验收工作。 9.1.4CCS制造厂应对供货产品提供必要的组态、操作、使用和维护培训，并提供相关的培训资料 9.1.5CCS制造厂在装置现场应协助DCS系统制造厂进行通信测试，

9.2.1CCS制造厂应配备有资质的工程技术人员负责CCS的现场安装、上电、调试等工作。 9.2.2在现场开工期间，CCS制造厂应配备有资质的工程技术人员在现场值班，随时解决开工过 程中系统出现的故障。 9.2.3CCS出现故障后，制造厂应在24h内派出有资质的工程技术人员前往到达现场处理。 9.2.4在生产装置开工期间，制造厂应配备专门的工程技术人员在现场值班，随时解决开工过程中系 统出现的故障。

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图ACCS网络结构图

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CCS通信接口方案示意目

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表C.1模拟量通信数据表

数据类型由DCS厂家提供。

表C.2数字量通信数据表

表C.3Modbus接口软件设定值

表C.4OPC接口软件设定值

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1为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下： 1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”； 2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”； 3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”； 4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为“应符合…的规定”或“应按执行”

1为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下： 1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁” 2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”； 3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”； 4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为“应符合…的规定”或“应按执行”

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中华人民共和国石油化工行业标准

石油化工压缩机控制系统设计规范

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SH/T31992017《石油化工压缩机控制系统设计规范》，经工业和信息化部2018年2月9日以 第10号公告批准发布。 本规范制定过程中，编制组进行了广泛深入的调查研究，总结了近10年来我国石油化工工程建 设中，压缩机控制系统在设计和应用中的实践经验，同时参考了大量国内外石油化工行业及其他行业 技术标准和有关资料，通过广泛征求意见，认真讨论，分析研究，取得了共识。 为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规 定，《石油化工压缩机控制系统设计规范》编制组按章、条顺序编制了本规范的条文说明，对条文规 定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与规范正文同等 的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规范规定的参考

SH/T31992017《石油化工压缩机控制系统设计规范》，经工业和信息化部2018年2月9日以 第10号公告批准发布。 本规范制定过程中，编制组进行了广泛深入的调查研究，总结了近10年来我国石油化工工程建 设中，压缩机控制系统在设计和应用中的实践经验，同时参考了大量国内外石油化工行业及其他行业 技术标准和有关资料，通过广泛征求意见，认真讨论，分析研究，取得了共识。 为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规 定，《石油化工压缩机控制系统设计规范》编制组按章、条顺序编制了本规范的条文说明，对条文规 定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与规范正文同等 的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规范规定的参考

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范围 ·26 术语和缩略语· 26 3.1术语.… .26 总体要求. ....27 系统技术要求. .28

3.1术语 总体要求. 27 系统技术要求 .28 6.1通用要求 28 6.2系统结构

6.1通用要求 6.2系统结构

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本规范适用于SH/T3144和APIStd617标准规定的大型离心式和轴流式压缩机。 本规范不适用于往复式压缩机、通风机、鼓风机、整体齿轮压缩机和膨胀机的控制系统，也不适用 于由电机驱动的离心式和轴流式压缩机的电机部分的控制系统，但压缩机部分控制系统的设计要求可参 考本规范。

3.1.1压缩机控制系经

本术语中的“工艺气”是指工艺生产过程中产生的循环气、合成气、再生气、尾气等含有工艺介质 的气体。 本术语中的“大型”是指压缩机轴功率大于1500kW的离心式和轴流式压缩机

离心式压缩机的喘振现象： 所谓压缩机的喘振又称为飞动，是离心式压缩机的一种特殊现象，是由于气体的可压缩性而造成的 离心式压缩机的固有特性。任何一台离心式压缩机在某一固定的转速下都有一个最高的工作压力，在此 压力下有一个相应的最低流量，当低于这个流量时，压缩机就将发生喘振。当喘振发生时，由于出口压 力降低导致管网中被压缩的气体倒流回压缩机，引起压缩机负荷的波动，造成驱动汽轮机也处于不稳 定的工作状态，止逆阀忽开忽关产生撞击，气体压力和流量发生周期性变化，频率低而振动大，使压缩 机发出间断的吼声，机体及相连管线产生强烈的振动。喘振是一种危险现象，轻则会导致压缩机内件磨 员，重则可产生轴向窜动，甚至打碎转子叶轮，烧毁轴瓦，使压缩机遭受严重破坏。因此，压缩机控制 的首要任务就是防止喘振发生。

3. 1. 7性能控制

生能控制的主要功能是控制压缩机入口压力或者出口流量使其满足装置的工艺要求。在正常转速 式下CJJ／T 285-2018 一体化预制泵站工程技术标准(完整正版，清晰无水印)，一般为性能控制回路串级转速控制回路。性能控制也包括对串联、并联压缩机或者抽汽汽 实施负荷分配控制。

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一台由蒸汽汽轮机驱动的大型离心式压缩机典型的启机过程（顺序控制）分为下列6个 型的蒸汽汽轮机启机曲线见图1）：

方式设定sequencemode 描述description 0 停机状态TurbineTripped 1 准备启动ReadytoStart(Standby) 2 暖机Warmup 3 升速Acceleration(GovernorControl) 正常操作Run 7 5 超速测试OverspeedTripTest

CCS方案与其他控制方案性能比较见表1。

图1典型的蒸汽汽轮机启机曲线

CS方案与其他控制方案

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6.1.2“国家授权机构SIL认证”包括国家认证监督管理委员会授权的国际权威认证机构Q／GDW 1898-2013 交流采样测量装置校验规范，如：TUV Rheinland、TUV SUD、Exida等的 SIL认证