CN104047879B - 透平压缩机组诊断控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种透平压缩机组诊断控制系统，包括：用于采集机组状态的采集保护模组；状态监测服务器，其包括与采集保护模组连接的状态数据采集服务器，以及实时状态数据服务器、实时状态报警事件服务器；操作员站，其包括数据库、交互模块，所述数据库与状态监测服务器连接；I/O服务器，其一端连接至所述数据库，另一端连接有控制模组；所述控制模组用于机组过程控制，其一端与采集保护模组相连接，另一端连接至机组。该系统具有控制和监测诊断功能模块，实现了机组状态以轴心位臵图、极坐标图形式的实时显示，从而使操作人员能够全面、直观掌握机组运行状态，且可对故障作出预判并通过计算机调整参数，因此能够增强操作便利性，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及机电设备控制技术领域，特别涉及一种透平压缩机组诊断控制系统及方法。
背景技术
OPC（Object linking and embedding for process control），是指用于过程控制的对象连接与嵌入技术，它是一种新的工业控制标准。
OPC DA（Data access），是指OPC的数据访问。
OPC AE（Alarm and event），是指OPC的报警与事件。
DDE（Dynamic data exchange），是指一种动态数据交换机制。
I/O（Input/Output），是指输入输出。
透平压缩机（Turbine Compressor）是具有高速旋转叶轮的动力式压缩机，其基本工作原理是利用旋转叶片使气体获得动能，再经扩压流动后转变为压力能，从而提高气体压力。透平压缩机的主要性能参数包括流量、排气压力、功率、效率和转速等，其在运行过程中经常遇到以下问题：由振动或断油等所导致的轴承失效、由传动部件心度不同而引起的振动、由转子不平衡所导致的机组振动、由空气冷却器泄漏而导致的冷却失效，以及迷宫式密封器泄漏等等。
为此，透平压缩机组需要配备控制系统和监测诊断系统，以确保机组正常运转、及时排除故障。然而相关的控制系统只能实现控制功能而缺少实时调整功能，导致操作人员无法及时、全面掌握机组健康状况，在出现故障时只能任其发生报警而联锁停车，或者主动停车以进行全面检修；而相关的监测诊断系统只供专业人员定期巡检使用，操作人员不能看到系统的自动诊断信息，因此无法对工艺生产起到及时的指导作用。
发明内容
针对现有透平压缩机组诊断控制系统缺少实时监测与调整功能而导致的操作不方便、工作效率低的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种能够实时监测机组运行状况、支持远程参数控制的透平压缩机组诊断控制系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种透平压缩机组诊断控制系统，包括：
采集保护模组，其用于机组的状态采集与保护；
状态监测服务器，其包括与采集保护模组连接的状态数据采集服务器，以及分别与所述状态数据采集服务器连接的实时状态数据服务器、实时状态报警事件服务器；
操作员站，其包括数据库、交互模块，所述交互模块连接数据库，所述数据库分别与实时状态数据服务器、实时状态报警事件服务器连接；
I/O服务器，其一端与所述数据库连接，其另一端连接有控制模组；
所述控制模组用于机组工艺过程参数的监视、控制操作，其一端与采集保护模组相连接，其另一端连接至机组。
作为上述技术方案的优选，所述数据库由历史趋势数据库、历史事件数据库、历史报警数据库组成，所述历史趋势数据库、历史事件数据库分别与实时状态数据服务器、实时状态报警事件服务器连接。
作为上述技术方案的优选，所述操作员站还包括报警服务器，其一端与所述历史报警数据库连接，其另一端与所述交互模块连接。
作为上述技术方案的优选，所述I/O服务器分别与数据库中的历史趋势数据库，以及报警服务器连接。
作为上述技术方案的优选，所述I/O服务器还与状态监测服务器中的状态数据采集服务器连接。
作为上述技术方案的优选，所述状态监测服务器还包括用于输出机组状态的显示器，其为诊断人员的显示终端。
作为上述技术方案的优选，所述交互模块包括用于输入控制指令的键盘，以及输出机组状态的显示器，其为操作人员的显示与控制终端。
本发明还提供一种透平压缩机组诊断控制方法，其特征在于，含有以下步骤：
Q1：采集保护模组采集透平压缩机组的工作参数，通过内部通信协议传输至状态监测服务器中的状态数据采集服务器；
Q2：状态监测服务器通过实时状态数据服务器的OPC DA协议向操作员站实时提供机组状态数据，通过实时状态报警事件服务器的OPC AE协议向操作员站实时提供状态监测报警事件信息，同时将上述数据、信息经显示器输出；
Q3：操作员站将上述数据、信息分别存储至数据库中的历史趋势数据库、历史事件数据库，同时通过交互模块输出；
Q4：I/O服务器在控制模组和操作员站之间建立数据通信；
Q5：控制模组采集透平压缩机组的工艺数据，I/O服务器将工艺数据实时传输至状态数据采集服务器，以完成状态监测服务器对工艺数据的采集和机组状态的诊断，同时将工艺数据实时传输至历史趋势数据库进行数据存储；
Q6：状态监测服务器通过其自动诊断逻辑进行判断，将诊断结果分别传输至状态监测服务器的显示器和操作员站的交互模块，以输出诊断结果。
作为上述使用方法的优选，还含有以下步骤：
Q7：报警服务器对实时传输的工艺状态进行判断，将判断后所得出的报警信息发送至交互模块进行显示，同时存储至历史报警数据库作为历史记录。
作为上述使用方法的优选，在步骤Q6中，还含有以下步骤：
Q8：状态监测服务器运行Decision support studio程序，根据由机械和工艺诊断原理所开发的自动诊断逻辑对工艺状态进行判断。
本发明提供的透平压缩机组诊断控制系统，将控制、监测诊断两种功能模块进行整合，并植入OPC DA/AE通信、旋转机械故障诊断逻辑等技术，实现了机组状态以轴心位臵图、极坐标图形式在操作人员终端的实时显示，以及诊断信息与操作指导在机械诊断和操作人员终端的实时输出。该系统使操作人员能够全面而直观地掌握机组的运行状态，且可针对可能发生的故障提前作出判断，并通过计算机及时进行参数调整，因此能够增强操作的便利性，提高工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的透平压缩机组诊断控制系统的结构示意图。
图2为本发明实施例的透平压缩机组诊断控制系统在实际应用中的布局结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，采集保护模组采用GE-Bently公司的机械状态保护系统，其可提供状态参数采集和联锁保护；状态监测服务器采用GE-Bently公司的BN3500机械保护系统，其中安装有机械状态监测诊断程序；操作员站中安装有TRI-SEN公司的通用工控人机界面组态程序；I/O服务器中安装有Kepware公司的OPC DA服务器程序；控制模组采用TRICONEX公司的透平压缩机组控制系统，其包括TRICON三重化控制系统硬件、Tri-Station1131控制器算法组态程序、透平压缩机专用算法库。
如图1所示，本发明实施例提供的一种透平压缩机组诊断控制系统，包括：采集保护模组1，其用于机组的状态采集与保护；状态监测服务器2，其包括与采集保护模组1连接的状态数据采集服务器21，以及分别与所述状态数据采集服务器21连接的实时状态数据服务器22、实时状态报警事件服务器23；操作员站3，其包括数据库31、交互模块32，所述交互模块32连接数据库31，所述数据库31分别与实时状态数据服务器22、实时状态报警事件服务器23连接；I/O服务器4，其一端与所述数据库31连接，其另一端连接有控制模组5；所述控制模组5用于机组工艺过程参数的监视、控制操作，其一端与采集保护模组1相连接，其另一端连接至机组。
如图1所示，所述数据库31由历史趋势数据库311、历史事件数据库312、历史报警数据库313组成，所述历史趋势数据库311、历史事件数据库312分别与实时状态数据服务器22、实时状态报警事件服务器23连接。所述操作员站3还包括报警服务器33，其一端与所述历史报警数据库313连接，其另一端与所述交互模块32连接。所述I/O服务器4分别与数据库31中的历史趋势数据库311，以及报警服务器33连接。所述I/O服务器4还与状态监测服务器2中的状态数据采集服务器21连接。所述状态监测服务器2还包括用于输出机组状态的显示器24，其为诊断人员的显示终端。所述交互模块32包括用于输入控制指令的键盘，以及输出机组状态的显示器，其为操作人员的显示与控制终端。图1中的虚线箭头表示由机组发出的采集数据。
本发明还提供一种透平压缩机组诊断控制方法，含有以下步骤：采集保护模组采集透平压缩机组的工作参数，通过内部通信协议传输至状态监测服务器中的状态数据采集服务器；状态监测服务器通过实时状态数据服务器的OPCDA协议向操作员站实时提供机组状态数据，通过实时状态报警事件服务器的OPC AE协议向操作员站实时提供状态监测报警事件信息，同时将上述数据、信息经显示器输出；操作员站将上述数据、信息分别存储至数据库中的历史趋势数据库、历史事件数据库，同时通过交互模块输出；I/O服务器在控制模组和操作员站之间建立数据通信；控制模组采集透平压缩机组的工艺数据，I/O服务器将工艺数据实时传输至状态数据采集服务器，以完成状态监测服务器对工艺数据的采集和机组状态的诊断，同时将工艺数据实时传输至历史趋势数据库进行数据存储；状态监测服务器通过其自动诊断逻辑进行判断，将诊断结果分别传输至状态监测服务器的显示器和操作员站的交互模块，以输出诊断结果。
作为上述方法的优选，还按照以下步骤执行：报警服务器对实时传输的工艺状态进行判断，将判断后所得出的报警信息发送至交互模块进行显示，同时存储至历史报警数据库作为历史记录。
作为上述方法的优选，还按照以下步骤执行：状态监测服务器运行Decisionsupport studio程序，根据由机械和工艺诊断原理所开发的自动诊断逻辑对工艺状态进行判断。
在本发明实施例中，采用Visual C++6.0集成开发环境编写极坐标、轴心位臵两个ActiveX图形控件，嵌入TRI-VIEW操作员站HMI组态软件。
在本发明实施例中，通过编写OPC DDE程序实现由采集保护模组中的状态数据采集服务器读取结构化DDE卡件数据并转化为标准无结构数据，再通过状态数据采集服务器传输至操作员站，从而提供极坐标图、轴心位臵图以供使用。极坐标图、轴心位臵图具有实时、历史两种运行方式，历史数据均保存在操作员站的数据库中，图形控件在历史运行方式下直接从数据库读取所需数据。
在本发明实施例中，还在状态监测服务器中运行Decision support studio程序，根据机械和工艺诊断原理自行开发出自动诊断逻辑，并将诊断结果分别输出至状态监测服务器、操作员站中的显示器予以显示。该诊断逻辑可分为状态监测传感器诊断、机械设备诊断、工艺诊断三个部分。
如图2所示，本发明实施例所提供的透平压缩机组诊断控制系统在实际情况中的应用：三组采集保护模组（裂解气压缩机保护系统1001、乙烯制冷压缩机保护系统1002、丙烯制冷压缩机保护系统1003）与三组控制模组（裂解气压缩控制站5001、乙烯制冷压缩机控制站5002、丙烯制冷压缩机控制站5003）分别进行连接；所述采集保护模组并联接入数据采集服务器2001，以输出终端3001作为诊断工程师的操作界面；所述控制模组并联接入数据采集服务器2001，分别形成三个输出终端（裂解气压缩机操作员站4001、乙烯制冷压缩机操作员站4002、丙烯制冷压缩机操作员站4003）作为相应工艺操作人员的操作界面；所述三组控制模组并联接入透平压缩机组，在图2中以虚线及箭头表示。
采用本发明所提供的透平压缩机组诊断控制系统，工艺操作人员不仅能够实时了解到机组设备的健康情况，而且还可以根据设备状况决定升降工艺的负荷操作，预估机组的运行及检修周期，确定机组的检修部位、所需工时及备件采购计划，因此能够降低维修成本、提高开工使用率，以及对机组故障实施有效控制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种透平压缩机组诊断控制系统的控制方法，其特征在于，系统包括：
采集保护模组，其用于机组的状态采集与保护；
状态监测服务器，其包括与采集保护模组连接的状态数据采集服务器，以及分别与所述状态数据采集服务器连接的实时状态数据服务器、实时状态报警事件服务器；
操作员站，其包括数据库、交互模块，所述交互模块连接数据库，所述数据库分别与实时状态数据服务器、实时状态报警事件服务器相连；
I/O服务器，其一端与所述数据库连接，其另一端连接有控制模组；
所述控制模组用于机组工艺过程参数的监视、控制操作，其一端与采集保护模组相连接，其另一端连接至机组；
所述数据库由历史趋势数据库、历史事件数据库、历史报警数据库组成，所述历史趋势数据库、历史事件数据库分别与实时状态数据服务器、实时状态报警事件服务器连接；所述操作员站还包括报警服务器，其一端与所述历史报警数据库连接，其另一端与所述交互模块连接；
所述I/O服务器分别与数据库中的历史趋势数据库，以及报警服务器连接；I/O服务器还与状态监测服务器中的状态数据采集服务器连接；
所述状态监测服务器还包括用于输出机组状态的显示器，其为诊断人员的显示终端；所述交互模块包括用于输入控制指令的键盘，以及输出机组状态的显示器，其为操作人员的显示与控制终端；
本透平压缩机组诊断控制方法，含有以下步骤：
Q1：采集保护模组采集透平压缩机组的工作参数，通过内部通信协议传输至状态监测服务器中的状态数据采集服务器；
Q2：状态监测服务器通过实时状态数据服务器的OPC DA协议向操作员站实时提供机组状态数据，通过实时状态报警事件服务器的OPC AE协议向操作员站实时提供状态监测报警事件信息，同时将上述数据、信息经显示器输出；
Q3：操作员站将上述数据、信息分别存储至数据库中的历史趋势数据库、历史事件数据库，同时通过交互模块输出；
Q4：I/O服务器在控制模组和操作员站之间建立数据通信；
Q5：控制模组采集透平压缩机组的工艺数据，I/O服务器将工艺数据实时传输至状态数据采集服务器，以完成状态监测服务器对工艺数据的采集和机组状态的诊断，同时将工艺数据实时传输至历史趋势数据库进行数据存储；
Q6：状态监测服务器通过其自动诊断逻辑进行判断，将诊断结果分别传输至状态监测服务器的显示器和操作员站的交互模块，以输出诊断结果。
2.根据权利要求1所述的一种透平压缩机组诊断控制系统的控制方法，其特征在于，还含有以下步骤：
Q7：报警服务器对实时传输的工艺状态进行判断，将判断后所得出的报警信息发送至交互模块进行显示，同时存储至历史报警数据库作为历史记录。
3.根据权利要求1所述的一种透平压缩机组诊断控制系统的控制方法，其特征在于，在步骤Q6中，还含有以下步骤：
Q7：状态监测服务器运行Decision support studio程序，根据由机械和工艺诊断原理所开发的自动诊断逻辑对工艺状态进行判断。
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