摘 要：为确保汽轮机在位移、振动、速度等指标异常情况下，能自动安全停车同时避免不必要的误动造成的停车，需设置安全联锁保护装置。介绍了基于Tricon V9 系统组成的TS3000 甲醇空分装置压缩机安全联锁系统的构成、特点及设计要点。安全联锁保护系统的合理设计，应兼顾安全性、稳定性和可操作性。

关键词：压缩机TS3000 安全联锁设计要点

山西丰喜肥业（集团）股份有限公司临猗分公司10 万t/a 甲醇装置中，采用了水煤浆气化技术，配套1.4 万m3/h 空分制氧工艺，空气压缩机采用汽轮机“一拖二”驱动，即1 台汽轮机带动主空压机和增压机工作。由于汽轮机转速较高(大约8 000r/min)，且该装置为空分动力中心，安全稳定运行特别重要，为此本机组设置了TS3000 为核心的安全联锁控制系统，笔者将就该系统的组成及设计要点作一介绍。

1 安全联锁控制系统组成及特点

该系统主要包括：TS3000，203 超速保护器，3500在线振动位移检测系统等，其系统构成框图如图1 所示。

1.1 系统组成

整个系统的控制核心为TRICON V9 系统组成的TS3000，其内部结构如下页图2 所示，此外，包括温度、油压、振动、位移等所有参与联锁的信号都要接入TS3000 系统，经过内部控制程序，实现安全联锁停车。主空压机、增压机的防喘振调节、汽轮机的调速控制等都由TS3000 完成。

1.2 系统特点

1.2.1 Tricon V9 系统

该系统主处理器和通讯总线、I/O 总线均采用三重化冗余设计，提高了容错能力及可靠性。I/O 卡件都有冗余插槽，便于热备或在线更换。每个I/O 模件内部都包含有3 个独立的分电路，输入模件上的每一分电路读取过程数据并将信息传送给相应的主处理器，3 个主处理器通过Tribus 高速总线系统通讯，每扫描一次，主处理器都通过Tribus 与其相邻的主处理器进行通讯，达到同步，同时建立内部数据表，并进行三取二表决，如果发现不一致，则取两个一致的表作为输入信号，并对第三个表进行修正，扫描结束时用Tricon 的内部故障分析器对模件进行诊断。除对输入数据作表决外，Tricon 还对输出模件的输出数据进行表决，并对模件错误进行检测修复。

1.2.2 超速保护装置

采用WOODWARD 的203 超速保护器实现超速保护，3 个速度传感器信号接入203，经过内部三取二表决系统， 输出超速保护接点信号， 送到TriconTS3000, 经过内部逻辑判断，实现安全停车。

1.2.3 振动、位移检测系统

包括主空压机、增压机、汽轮机在内的轴振动、轴位移采用BENTLY 的3500 在线振动、位移检测系统进行检测。系统通过RS232 串行通讯方式将信号送入TS3000 进行显示，同时通过3500 内部组态，实现振动、位移的三取二联锁，一旦达到联锁停车条件，则输出DO 信号到TS3000 停车逻辑中，实现联锁保护。

1.2.4 温度检测

温度检测包括主空压机、增压机的止推轴承温度和支撑轴承温度，变速机的高速、低速轴承温度的检测。温度检测系统包括温度一次元件铂电阻、隔离式安全栅，安全栅实际是一个温度变送器，将温度信号转换成4mA~20mA 标准电流信号送入TS3000，经过内部逻辑比较计算，达到联锁值则延时数秒后自动停车，延时时间可根据实际情况设定。

1.2.5 油压联锁保护

油压联锁保护包括油泵自启动和油压联锁两部分。当润滑油总管压力或控制油压力低于某给定值时，自动启动辅助油泵；当油压低于联锁值时，通过停车程序自动停车。油压联锁采用三取二方法，即油压同时采用3 个变送器进行测量，当两个以上信号低于联锁值时启动停车逻辑，这样既可保证油压低时联锁停车，又可避免油压波动或变送器故障造成的误动作。

1.2.6 汽机抽气压力检测

由压力变送器检测抽气压力，送入TS3000，通过程序判断实现安全联锁。

1.2.7 停车动作

联锁条件达到则执行停车逻辑，汽轮机速关电磁阀失电，主空压机、增压机防喘振快开电磁阀失电，防喘振阀打开，机组安全停车。

2 联锁系统设计要点

该系统联锁设计主要应从安全性、稳定性和可维护性三方面考虑。具体设计时，应考虑以下几方面：

2.1 重要的点采用三选二或四选三逻辑。如本系统中超速保护、油压联锁均采用三选二逻辑，这样既可保证安全停车，又可避免误动作造成不必要的停车。

2.2 有可能波动的点在程序中增加软件滤波或停车程序中适当增加延时，防止瞬间波动导致停车。如温度、油压联锁，可加入延时。

2.3 各联锁点都应增加跳闸自锁记忆逻辑，跳闸后操作工确认并复位后才可重新开车。如本系统程序中采用SR 触发器实现自锁记忆功能。复位分两部分，203 超速保护器单独复位，其他联锁的复位利用监控画面上的软按钮实现。

2.4 为了便于仪表维护，增加联锁切除按钮，可以是监控画面上的软按钮或操作台上硬件按钮。当仪表发生问题需要检查时，则先切除相应的联锁，再进行维修。

2.5 设置仪表信号故障检测保护程序，如仪表温度检测断线后，指示最高，联锁装置会动作停车，可根据信号质量码判断，使信号故障时，不参与联锁停车。

2.6 应设计第一故障报警程序，以便工艺人员及时查到停车原因。

2.7 应设计开车程序，只有条件满足才允许开车。如本系统中设计的开车程序，只有12 个条件同时达到才允许启车。

2.8 每路DI 点设置保险熔断报警灯，便于及时发现问题，消除隐患。

2.9 原则上继电器失电停车，联锁点接入常开触点。

2.10 各环节要增加抗干扰措施，避免干扰引起误停车。如公司在开车初期，维修工在控制室内使用对讲机，对温度隔离栅造成干扰，使温度瞬间变大，造成联锁停车。

综上所述，联锁方案的设计要考虑周全，注重细节，多次试验，只有这样才能确保设备的长周期、安全稳定运行。

3 结论

甲醇压缩机平稳、安全运行非常重要，自控设计及维护人员要对各种联锁装置的构成、原理及各环节深入了解，并按以上设计要点设计或维护，只有这样才可确保机器安全稳定运行，使生产达到安、稳、长、满、优的目标。