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DCS系統在空分壓縮機的防喘振控制系統中的應用
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時(shí)間：2014-04-06
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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壓縮機的防喘振條件為：△P≥a（p2±bp1）
式中 △p——進(jìn)口管路內測量流量的孔板前后壓差
p1——進(jìn)口處壓力
p2——出口處壓力
a、b——與壓比、溫度、孔板流量計的孔板系數有關(guān)的參數,可通過(guò)熱工計算機和實(shí)驗取得。
從圖二看離心式壓縮機在輸氣過(guò)程中由于運行工況（p、T、Q）的不穩定，若控制不好會(huì )使壓縮機的工作性能顯著(zhù)惡化，氣流參數（壓力、流量）產(chǎn)生大幅度脈動(dòng)，噪聲和振動(dòng)加劇，嚴重時(shí)足以損壞壓縮機。傳統的防喘振方法一般采用壓縮機額定的最小流量控制法，此種控制方法的缺點(diǎn)是不能充分使輸氣壓縮機工作在其工作區，頻繁起動(dòng)防喘閥（放空閥）浪費了能源，降低了輸氣的經(jīng)濟性。而且隨著(zhù)壓縮機的長(cháng)期運轉磨損，其性能會(huì )發(fā)生變化即壓縮機額定最小流量（喘振線(xiàn)）特性會(huì )發(fā)生偏移，如果不進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，必將造成控制失靈，使壓縮機工作在喘振區，其造成后果可想而知。因此，對空分離心壓縮機在輸氣過(guò)程中由于運行工況變化和壓縮機的性能發(fā)生變化可能造成的喘振，我們采用了以下控制策略：
（1） 根據離心壓縮機的額定最小流量特性曲線(xiàn)和輸氣系統的特定參數確定壓縮機的最佳工作區（控制裕度線(xiàn)）;
（2） 用數學(xué)方法擬和出不同工況條件（p、T）下的喘振線(xiàn)和防喘振控制線(xiàn);
（3） 用海量數據的處理方法，將壓縮機的歷史數據進(jìn)行在線(xiàn)處理，計算出離心壓縮機的實(shí)際最小流量與最小額定流量的偏移;
（4） 根據離心壓縮機的進(jìn)出口溫度和實(shí)際最小流量的偏移對喘振線(xiàn)和防喘控制線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)補償;
（5） 用工況點(diǎn)求取的喘振點(diǎn)最小流量與實(shí)際工況點(diǎn)的最小流量進(jìn)行比較;
（6） 把上述比較的結果（流量的變化以及變化的速率）作為控制器的輸入，通過(guò)對壓縮機進(jìn)口導葉（進(jìn)氣閥）、防喘閥（放空閥）的控制，實(shí)現對離心壓縮機的防喘控制。
圖三 主壓縮機入口導葉控制邏輯圖
如圖三所示：當主壓縮機起動(dòng)時(shí)，IIC2301在自動(dòng)位置，IIC2301.OP=100; PIC1101在程序位置，用CL語(yǔ)言設置其輸出，等于MIGVRAMP2的輸出，當PI1101.PV=PI1101.SP時(shí)，PIC1101自動(dòng)設置為自動(dòng)，M-IGV（入口導葉）由PIC1101自動(dòng)控制，HC1031.OP=100。當電機允許加載信號為“ON”時(shí)，MIGVRAMP1和MIGVRAMP2起動(dòng)，其輸出開(kāi)始爬坡增加，在一秒內，MIGVRAMP1由O增加到20，然后在15分59秒內由20增加到100。 MIGVRAMP2再延時(shí)一秒后，同樣在15分59秒內由20增加到100。當空分故障時(shí)，MIGVRAMP2被“SHUTDOWN”，其輸出為20。當空份故障排除時(shí)，按下HS1105（空分故障確認）后，MIGVRAMP2被起動(dòng)，其輸出在1秒延時(shí)后，在15分59秒內，從20增加到100。SUB 1000模塊是使入口導葉開(kāi)度等于PIC1101的開(kāi)度減去“100減去IIC2301的開(kāi)度”。LO SELECT是低選擇邏輯塊，選擇低的開(kāi)度輸出到MIG。當電機允許加載信號“OFF”時(shí)，壓縮機停車(chē)，MIGVRAMP1被“SHUTDOWN”，當其輸出為O時(shí)，入口導葉全關(guān)。HC1031是單機試車(chē)和正常時(shí)，操作工用其卸壓和卸載，人工只能關(guān)小MIGV，不能開(kāi)大。
當主壓縮機起動(dòng)時(shí)， HC1046.op=0時(shí)，PIC1044為自動(dòng)狀態(tài)，當 PIC1044.op=0時(shí) FICI1044為程序狀態(tài)，用CL語(yǔ)言設置FIC1044.op=M-BOVRAMP的輸出。當FIC1044.pv≤FIC1044.sp時(shí)，FIC1044自動(dòng)設置為串級控制。當電機允許加載信號“ON”或HS1105（空分故障確認）“ON”時(shí)，M-BOVRAMP起動(dòng)，開(kāi)始爬破，其輸出控制GI1046，在PI1044.pv=PIC1044.sp，FI1044.pv≤FIC1044.sp時(shí)，FIC1044取代RAMP控制GI1046。當PIC1044.pv≥PIC1044.sp時(shí)，說(shuō)明輸出壓力太高，此時(shí)輸出到BOV的信號為FIC1044.op+PIC1044.op。當電機允許加載信號“OFF”（停車(chē)）或空分故障時(shí)，M-BOVRAMP被強迫輸出為100，GI1046閥全開(kāi)。M-BOVRAMP爬坡時(shí)間為12分，由100降到0。在起動(dòng)時(shí)，因流量為零，為使FIC1044保持手動(dòng)狀態(tài)，先用CL語(yǔ)言延時(shí)5秒，當FI1044.pv≤FIC1044.sp時(shí)，FIC1044投入串級。HC1046為單機試車(chē)和正常停車(chē)時(shí)操作工卸壓卸載用，人工只能開(kāi)大GI1046，不能關(guān)小。PLUS 是加法器模塊。HI SELECT是高選擇邏輯塊，選擇高的開(kāi)度輸出到GI1046。
入口導葉的邏輯控制和放空閥的邏輯控制使壓縮機的運行工況得到了很好的控制，無(wú)論壓縮機的壓縮比是多少，只要保證壓縮機的吸入流量比喘振流量大，能對喘振現象產(chǎn)生的先兆加以快速和準確的預測和判斷，并對其加以控制，喘振現象是可以完全避免的。就能保證壓縮機穩定的工作。
參考文獻：
1.TPS System LCN Maintenance 2000,8 Honeywell,US
2. 計算機控制系統 2004,3,1 清華大學(xué)出版社出版 作者：王錦標 編著(zhù)
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