利用CCS系统调节放空阀开度防止喘振发生的设计与研究

《工业控制计算机》2012年第25卷第10期近年来，随着石油化工装置的大型化，对离心式压缩机提出了高压、高速、大容量、高度自动化的一系列要求，促进了离心式压缩机的研究和发展。目前由于PLC技术的飞速发展，使压缩机的防喘振控制由单回路、单参数逐步向多回路、多参数的复杂控制技术方向发展，并且已在大机组控制技术上得到广泛应用，取得很好的效果［1］。1喘振发生的原因工业运行中引起喘振的原因除了机内气体流动进入失速区引起喘振外，从外部条件来分析，即从压缩机与管网的联合运行来分析，管网流量、阻力的变化与压缩机工作不协调是引起压缩机喘振的重要原因。2喘振模型的建立2．1喘振线方程喘振线方程可近似用抛物线方程描述为：p2p1＝a＋bQ21θ（1）表1式（1）中的物理量意义2．2喘振模型根据喘振线方程，用模型描述为如果p2p1＜a＋bQ21θ，则说明喘振点处的流量小于当前流量，工况安全；如果p2p1＞a＋bQ21θ，则说明喘振点处的流量大于当前流量，工况处于危险状态。采用差压法测量入口流量，则有：Q1＝K1ptγ1姨＝K1ptZRθp1M姨（2）表2式（2）中各物理量意义由式（2）可以进一步得到喘振模型：pt≥nbK21（p2－ap1）（3）式中n＝MZR，当被压缩介质确定后，该项是常数；当节流装置确定后，K1确定；a和b式与压缩机有关的系数，当压缩机确定后，它们也确定［2］。不等式左边为测量值，右边为设定值，防喘振的功能实现也将通过这两个值的计算模块输出控制放空阀动作的相应信号指令。3防喘振控制系统3．1控制系统结构式（3）表明，当入口节流装置测量得到的差压大于上述计算时，压缩机处于安全运行状态，放空阀关闭。反之，当差压小于该计算值时，应打开旁路控制阀，增加入口流量。上述计算值被用于作为防喘振控制器的设定值，因此，称为根据模型计算设定值的控制系统［3］。图1所示为本文采用的可变极限流量法防喘振控制系统的结构。图中PY1是加法器，完成p1－ap2的运算，PY2是乘法器，完成p1－ap2与nbK21的相乘运算，其输出作为防喘振控制器FC的设定值。P1T和P2T是绝对压力变送器，测量离心压缩机的入口和出口压力，PtT是入口流利用CCS系统调节放空阀开度防止喘振发生的设计与研究梁凌艳（浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州310053）陈康立（浙江中控太阳能技术有限公司，浙江杭州310053）UsingCCStoRegulateVentValveandPreventOccurrenceofSurge摘要作为一种高速旋转机械，离心式压缩机广泛应用于冶金、石油化工等工业部门，而喘振造成的压缩机轴向低频大振幅周期性气流震荡却严重威胁离心压缩机系统的安全。研究采用可变极限流量法。当入口节流装置测得的差压值大于根据喘振模型计算得到的设定值时，放空阀关闭；反之则打开，通过流量补偿保证压缩机入口流量大于极限流量，从而防止压缩机喘振的发生。关键词：离心压缩机，防喘振控制，放空阀，可变极限流量法AbstractInthispaper,thevariablelimitflowcontrolmethodisused．Whenthedifferentialpressurevaluemeasuredbythethrot-tledeviceisgreaterthanthesetvaluecalculatedbasedonthesurgemodel,thevalveclosesanditopensontheother-wise．Itcanbewellguaranteedthattheentranceflowisgreaterthanthelimitationandsurgeofcompressorcanbepre-ventedeffectively．Keywords:centrifugalcompressor,anti－surgecontrol,ventvalve,variableflow－controlmethod图1可变流量极限防喘振控制模型47利用CCS系统调节放空阀开度防止喘振发生的设计与研究量测量用的差压变送器，其输出作为防喘振控制器FC的测量值。3．2工作过程可变极限控制系统是随动控制系统［4］。CCS系统将阀位数据输出给伺服卡内部，测量值是入口节流装置测得的差压值pt，设定值是根据喘振模型计算得到的nbK21（p2－ap1），通过PID计算，当测量值大于设定值时，表示入口流量大于极限流量，输出信号0（放空阀关闭）；当测量值小于设定值时，输出信号1（打开放空阀），输出信号通过电液转换和油动机，最终通过杠杆到底阀门对放空阀进行控制。如表3所示，在不同的模式下采取不同的控制策略，以实现对汽轮机转速的调节和控制［5］。表3压缩机工作模式表图2伺服卡工作过程示意图3．3机组配置如