DCS系統(tǒng)在空分壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
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壓縮機(jī)的防喘振條件為：△P≥a（p2±bp1）
式中 △p——進(jìn)口管路內(nèi)測(cè)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(jì)的孔板系數(shù)有關(guān)的參數(shù),可通過(guò)熱工計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)取得。
從圖二看離心式壓縮機(jī)在輸氣過(guò)程中由于運(yùn)行工況（p、T、Q）的不穩(wěn)定，若控制不好會(huì)使壓縮機(jī)的工作性能顯著惡化，氣流參數(shù)（壓力、流量）產(chǎn)生大幅度脈動(dòng)，噪聲和振動(dòng)加劇，嚴(yán)重時(shí)足以損壞壓縮機(jī)。傳統(tǒng)的防喘振方法一般采用壓縮機(jī)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(jī)工作在其工作區(qū)，頻繁起動(dòng)防喘閥（放空閥）浪費(fèi)了能源，降低了輸氣的經(jīng)濟(jì)性。而且隨著壓縮機(jī)的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)磨損，其性能會(huì)發(fā)生變化即壓縮機(jī)額定最小流量（喘振線）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(jī)工作在喘振區(qū)，其造成后果可想而知。因此，對(duì)空分離心壓縮機(jī)在輸氣過(guò)程中由于運(yùn)行工況變化和壓縮機(jī)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(jù)離心壓縮機(jī)的額定最小流量特性曲線和輸氣系統(tǒng)的特定參數(shù)確定壓縮機(jī)的最佳工作區(qū)（控制裕度線）;
（2） 用數(shù)學(xué)方法擬和出不同工況條件（p、T）下的喘振線和防喘振控制線;
（3） 用海量數(shù)據(jù)的處理方法，將壓縮機(jī)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行在線處理，計(jì)算出離心壓縮機(jī)的實(shí)際最小流量與最小額定流量的偏移;
（4） 根據(jù)離心壓縮機(jī)的進(jìn)出口溫度和實(shí)際最小流量的偏移對(duì)喘振線和防喘控制線進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)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(jié)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(duì)壓縮機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉（進(jìn)氣閥）、防喘閥（放空閥）的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)離心壓縮機(jī)的防喘控制。
圖三 主壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉控制邏輯圖
如圖三所示：當(dāng)主壓縮機(jī)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(shè)置其輸出，等于MIGVRAMP2的輸出，當(dāng)PI1101.PV=PI1101.SP時(shí)，PIC1101自動(dòng)設(shè)置為自動(dòng)，M-IGV（入口導(dǎo)葉）由PIC1101自動(dòng)控制，HC1031.OP=100。當(dāng)電機(jī)允許加載信號(hào)為“ON”時(shí)，MIGVRAMP1和MIGVRAMP2起動(dòng)，其輸出開(kāi)始爬坡增加，在一秒內(nèi)，MIGVRAMP1由O增加到20，然后在15分59秒內(nèi)由20增加到100。 MIGVRAMP2再延時(shí)一秒后，同樣在15分59秒內(nèi)由20增加到100。當(dāng)空分故障時(shí)，MIGVRAMP2被“SHUTDOWN”，其輸出為20。當(dāng)空份故障排除時(shí)，按下HS1105（空分故障確認(rèn)）后，MIGVRAMP2被起動(dòng)，其輸出在1秒延時(shí)后，在15分59秒內(nèi)，從20增加到100。SUB 1000模塊是使入口導(dǎo)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(dāng)電機(jī)允許加載信號(hào)“OFF”時(shí)，壓縮機(jī)停車，MIGVRAMP1被“SHUTDOWN”，當(dāng)其輸出為O時(shí)，入口導(dǎo)葉全關(guān)。HC1031是單機(jī)試車和正常時(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(dāng)主壓縮機(jī)起動(dòng)時(shí)， HC1046.op=0時(shí)，PIC1044為自動(dòng)狀態(tài)，當(dāng) PIC1044.op=0時(shí) FICI1044為程序狀態(tài)，用CL語(yǔ)言設(shè)置FIC1044.op=M-BOVRAMP的輸出。當(dāng)FIC1044.pv≤FIC1044.sp時(shí)，F(xiàn)IC1044自動(dòng)設(shè)置為串級(jí)控制。當(dāng)電機(jī)允許加載信號(hào)“ON”或HS1105（空分故障確認(rèn)）“ON”時(shí)，M-BOVRAMP起動(dòng)，開(kāi)始爬破，其輸出控制GI1046，在PI1044.pv=PIC1044.sp，F(xiàn)I1044.pv≤FIC1044.sp時(shí)，F(xiàn)IC1044取代RAMP控制GI1046。當(dāng)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(hào)為FIC1044.op+PIC1044.op。當(dāng)電機(jī)允許加載信號(hào)“OFF”（停車）或空分故障時(shí)，M-BOVRAMP被強(qiáng)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(dāng)FI1044.pv≤FIC1044.sp時(shí)，F(xiàn)IC1044投入串級(jí)。HC1046為單機(jī)試車和正常停車時(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(dǎo)葉的邏輯控制和放空閥的邏輯控制使壓縮機(jī)的運(yùn)行工況得到了很好的控制，無(wú)論壓縮機(jī)的壓縮比是多少，只要保證壓縮機(jī)的吸入流量比喘振流量大，能對(duì)喘振現(xiàn)象產(chǎn)生的先兆加以快速和準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和判斷，并對(duì)其加以控制，喘振現(xiàn)象是可以完全避免的。就能保證壓縮機(jī)穩(wěn)定的工作。
參考文獻(xiàn)：
1.TPS System LCN Maintenance 2000,8 Honeywell,US
2. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 2004,3,1 清華大學(xué)出版社出版 作者：王錦標(biāo) 編著
評(píng)論