專利名稱：壓縮機(jī)組喘振控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于壓縮機(jī)組自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓縮機(jī)組喘振控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代石油化工工程工業(yè)中，大型壓縮機(jī)設(shè)備是驅(qū)動(dòng)流程運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，是工藝生產(chǎn)裝置的心臟。安全生產(chǎn)是最大的節(jié)能，壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)可靠性、壓縮機(jī)組控制方案、 壓縮機(jī)組本體的優(yōu)化控制對(duì)裝置運(yùn)行與節(jié)能降耗有重要意義。喘振控制是透平壓縮機(jī)組控制的核心，傳統(tǒng)的控制采用單回路調(diào)節(jié)器或集成到其它系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，采用簡(jiǎn)單的控制策略，限制了機(jī)組的運(yùn)行區(qū)域且執(zhí)行速度慢，這樣制約了機(jī)組性能的發(fā)揮及機(jī)組的使用壽命，使整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行成本非常高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型就是針對(duì)上述問題，提供一種系統(tǒng)運(yùn)行故障率和長(zhǎng)周期運(yùn)行成本低的壓縮機(jī)組喘振控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案，本實(shí)用新型包括控制器，高速壓力變送器、節(jié)流裝置，溫度傳感器，防喘調(diào)節(jié)閥；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)控制器分別與高速壓力變送器、 節(jié)流裝置、溫度傳感器、防喘調(diào)節(jié)閥相連。所述高速壓力變送器檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)送入控制器。所述節(jié)流裝置檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)氣或出氣流量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)送入控制器。所述溫度傳感器檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)出口溫度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)送入控制器。所述控制器接收高速壓力變送器、節(jié)流裝置、溫度傳感器輸入的壓力、流量、溫度信號(hào)經(jīng)運(yùn)算輸出喘振控制信號(hào)控制防喘閥門調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的吸氣流量。作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述控制器采用三重冗余(TMR)控制器(如T6300 控制器)。作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述喘振控制信號(hào)為4-20mA的電流信號(hào)。作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述控制器包括工作點(diǎn)縱坐標(biāo)計(jì)算功能塊、工作點(diǎn)橫坐標(biāo)計(jì)算功能塊、喘振線測(cè)算功能塊、喘振檢測(cè)模塊、工作點(diǎn)跟蹤功能塊、自適應(yīng)PID (比例積分微分)參數(shù)功能塊、PID功能塊、高選選擇器。作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述工作點(diǎn)縱坐標(biāo)計(jì)算功能塊通過對(duì)壓縮機(jī)組的出口絕對(duì)壓力和入口絕對(duì)壓力進(jìn)行運(yùn)算得到絕壓比值(即工作點(diǎn)縱坐標(biāo))，喘振線測(cè)算功能塊根據(jù)絕壓比值計(jì)算喘振點(diǎn)。作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述工作點(diǎn)橫坐標(biāo)計(jì)算功能塊根據(jù)壓縮機(jī)的入口流量、節(jié)流裝置的壓力、壓縮機(jī)的入口溫度、節(jié)流裝置溫度、節(jié)流裝置設(shè)計(jì)壓力、節(jié)流裝置設(shè)計(jì)溫度，計(jì)算出溫度補(bǔ)償后的工作點(diǎn)橫坐標(biāo)值。(溫度補(bǔ)償后的工作點(diǎn)橫坐標(biāo)計(jì)算公式[0015]作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述喘振檢測(cè)模塊將工作點(diǎn)與喘振點(diǎn)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷喘振是否發(fā)生和是否報(bào)警。作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述工作點(diǎn)跟蹤功能塊根據(jù)工作點(diǎn)、喘振點(diǎn)、工作點(diǎn)移動(dòng)過快設(shè)定值、跟蹤速率，計(jì)算輸出得到動(dòng)態(tài)的PID功能塊的設(shè)定值。其次，本實(shí)用新型所述自適應(yīng)PID參數(shù)功能塊根據(jù)工作點(diǎn)的位置與PID功能塊的設(shè)定值之間的間距范圍確定動(dòng)態(tài)的PID參數(shù)。另外，本實(shí)用新型所述PID功能塊根據(jù)工作點(diǎn)、動(dòng)態(tài)PID功能塊的設(shè)定值、自適應(yīng)的PID參數(shù)，計(jì)算輸出到高選選擇器進(jìn)行比較，進(jìn)而控制防喘調(diào)節(jié)閥的開度。本實(shí)用新型有益效果(1)本實(shí)用新型將高速壓力變送器、節(jié)流裝置，溫度傳感器，防喘調(diào)節(jié)閥通過控制器整合在一起，降低了系統(tǒng)運(yùn)行故障率和長(zhǎng)周期運(yùn)行成本。(2)可靠性極高的冗余容錯(cuò)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用三重冗余TMR控制器，提高了系統(tǒng)的可靠性。(3)通過控制器的集成運(yùn)算控制，使喘振控制響應(yīng)速度快、響應(yīng)靈敏性高。(4)本實(shí)用新型喘振控制信號(hào)為4_20mA的電流信號(hào)；傳輸效果好。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，本本實(shí)用新型保護(hù)范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。


圖1是本實(shí)用新型控制功能塊原理框圖。圖2為本實(shí)用新型第一控制子功能塊電路原理圖。圖3為本實(shí)用新型第二控制子功能塊電路原理圖。圖4為本實(shí)用新型第三控制子功能塊電路原理圖。圖5為本實(shí)用新型第四控制子功能塊電路原理圖。圖6為本實(shí)用新型第五控制子功能塊電路原理圖。圖7為本實(shí)用新型第六控制子功能塊電路原理圖。圖8為本實(shí)用新型第七控制子功能塊電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本實(shí)用新型包括控制器，高速壓力變送器、節(jié)流裝置，溫度傳感器，防喘調(diào)節(jié)閥；控制器分別與高速壓力變送器、節(jié)流裝置、溫度傳感器、防喘調(diào)節(jié)閥相連。所述高速壓力變送器檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)送入控制器。所述節(jié)流裝置檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)氣或出氣流量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)送入控制器。所述溫度傳感器檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)出口溫度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)送入控制器。所述控制器接收高速壓力變送器、節(jié)流裝置、溫度傳感器輸入的壓力、流量、溫度信號(hào)經(jīng)運(yùn)算輸出喘振控制信號(hào)控制防喘閥門調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的吸氣流量。所述控制器采用三重冗余(TMR)控制器。[0038]所述喘振控制信號(hào)為4_20mA的電流信號(hào)。本實(shí)用新型控制器程序主要采集的數(shù)據(jù)有壓縮機(jī)組的入口壓力，壓縮機(jī)組的出口壓力，壓縮機(jī)組的入口流量(差壓)，壓縮機(jī)組的出口流量(差壓)，壓縮機(jī)組的入口溫度， 壓縮機(jī)組的出口溫度等。采集的數(shù)據(jù)都將連接到控制器的防喘控制功能塊引腳上進(jìn)行防喘控制運(yùn)算。如
圖1所示，壓縮機(jī)組的出口壓力和入口壓力輸入到HpSim功能塊運(yùn)算(運(yùn)算公出口銷ff
式得到絕壓比值，得到的值輸入喘振線測(cè)算功能塊Table5中，該功能塊的作用
是根據(jù)壓縮機(jī)廠家給出的喘振點(diǎn)繪制成一個(gè)X-Y坐標(biāo)系下的折線，并根據(jù)絕壓比計(jì)算輸出喘振點(diǎn)SLL。工作點(diǎn)橫坐標(biāo)計(jì)算功能塊OPcal，該功能塊根據(jù)壓縮機(jī)的入口流量Flow，入口壓力I3S,節(jié)流裝置的壓力Pfo，入口溫度Ts，節(jié)流裝置溫度Tfo，壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)入口壓力Pbc，壓縮機(jī)設(shè)計(jì)入口溫度Tbc，節(jié)流裝置設(shè)計(jì)壓力I^bc，節(jié)流裝置設(shè)計(jì)溫度Tbo，計(jì)算得輸出溫度壓力補(bǔ)償后的實(shí)際工作點(diǎn)橫坐標(biāo)值0P。喘振檢測(cè)模塊Margin，該功能塊實(shí)現(xiàn)喘振報(bào)警、喘振計(jì)數(shù)、防喘振線SCL的計(jì)算， 該算法中工作點(diǎn)OP與喘振點(diǎn)SLL進(jìn)行比較，如果0P<SLL，說明機(jī)組已經(jīng)發(fā)生喘振，喘振報(bào)警使能，喘振計(jì)數(shù)加一，防喘振線將向下移動(dòng)預(yù)設(shè)的裕度(例如1%)，每發(fā)生一次喘振，防喘振線將下移預(yù)設(shè)的裕度(例如1%)，在使能喘振計(jì)數(shù)復(fù)位后，喘振計(jì)數(shù)清零，防喘振線復(fù)位到初始位置。工作點(diǎn)跟蹤功能塊OPtrack，該功能塊根據(jù)工作點(diǎn)0P、防喘振點(diǎn)SCL、工作點(diǎn)移動(dòng)過快設(shè)定TM，TM設(shè)定在5%-10% (流量每秒百分比)可組態(tài)、跟蹤速率Ti (Ti輸出是動(dòng)態(tài)SP 每秒跟蹤OP的增減速率，此參數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況組態(tài))，計(jì)算(當(dāng)工作點(diǎn)OP不動(dòng)或向右移動(dòng)，跟蹤速率Ti與工作點(diǎn)OP后相差5%跟蹤；當(dāng)工作點(diǎn)OP向左移動(dòng)，跟蹤速率Ti以1%跟蹤)輸出得到動(dòng)態(tài)的SP (SP是PID功能塊的設(shè)定值)作為PID輸入的設(shè)定值。實(shí)際上，工作點(diǎn)OP向喘振控制線運(yùn)動(dòng)的速率超過TM時(shí)，證明工作點(diǎn)移動(dòng)過快，這種情況往往是流量急劇下降所導(dǎo)致的，就要打開一點(diǎn)防喘閥來防止喘振的發(fā)生。自適應(yīng)PID參數(shù)功能塊Adapt，該功能塊根據(jù)工作點(diǎn)OP位置與設(shè)定值SP之間的間距范圍實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的PID參數(shù)，該參數(shù)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況測(cè)試確定一個(gè)理想的動(dòng)態(tài)范圍， 動(dòng)態(tài)的PID參數(shù)解決了防喘振控制的一個(gè)重要思想，那就是防喘閥門的快開慢關(guān)。功能塊TMCPID，該功能塊根據(jù)工作點(diǎn)0P，動(dòng)態(tài)SP設(shè)定點(diǎn)，自適應(yīng)的PID參數(shù)，計(jì)算輸出到高選選擇器進(jìn)行比較，進(jìn)而控制防喘調(diào)節(jié)閥的開度。根據(jù)OP與SP之間的關(guān)系判斷機(jī)組是否正常過工作，是否需要防喘振調(diào)節(jié)。當(dāng)SP小于OP時(shí)，機(jī)組工作在安全區(qū)，PID輸出將慢慢的關(guān)閉閥門，直到閥門完全關(guān)閉，這就是慢關(guān)的過程。當(dāng)SP大于OP時(shí)，機(jī)組工作在非安全區(qū)，PID輸出會(huì)快速打開閥門，防止喘振的發(fā)生，這就是快開的過程。手動(dòng)控制，通過兩個(gè)數(shù)字量輸入(手動(dòng)開和手動(dòng)關(guān))實(shí)現(xiàn)防喘閥的手動(dòng)控制，開關(guān)速率按預(yù)先組態(tài)值進(jìn)行調(diào)節(jié)。開速率在每秒10%_100% (閥門開度百分比)可調(diào)，關(guān)速率在每秒5%-20%可調(diào)。高選選擇器，將PID輸出與手動(dòng)控制輸出進(jìn)行比較取高值輸出到閥門，保證閥門打開操作優(yōu)先。 可以理解地是，以上關(guān)于本實(shí)用新型的具體描述，僅用于說明本實(shí)用新型而并非受限于本實(shí)用新型實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.壓縮機(jī)組喘振控制系統(tǒng)，包括控制器，高速壓力變送器、節(jié)流裝置，溫度傳感器，防喘調(diào)節(jié)閥；其特征在于控制器分別與高速壓力變送器、節(jié)流裝置、溫度傳感器、防喘調(diào)節(jié)閥相連；所述高速壓力變送器檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)送入控制器； 所述節(jié)流裝置檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)氣或出氣流量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)送入控制器； 所述溫度傳感器檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)出口溫度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)送入控制器； 所述控制器接收高速壓力變送器、節(jié)流裝置、溫度傳感器輸入的壓力、流量、溫度信號(hào)經(jīng)運(yùn)算輸出喘振控制信號(hào)控制防喘閥門調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的吸氣流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓縮機(jī)組喘振控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制器采用三重冗余控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓縮機(jī)組喘振控制系統(tǒng)，其特征在于所述喘振控制信號(hào)為 4-20mA的電流信號(hào)。
專利摘要壓縮機(jī)組喘振控制系統(tǒng)屬于壓縮機(jī)組自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型提供一種系統(tǒng)運(yùn)行故障率和長(zhǎng)周期運(yùn)行成本低的壓縮機(jī)組喘振控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型包括控制器，高速壓力變送器、節(jié)流裝置，溫度傳感器，防喘調(diào)節(jié)閥；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)控制器分別與高速壓力變送器、節(jié)流裝置、溫度傳感器、防喘調(diào)節(jié)閥相連；高速壓力變送器檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)送入控制器；節(jié)流裝置檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)氣或出氣流量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)送入控制器；溫度傳感器檢測(cè)壓縮機(jī)進(jìn)出口溫度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)送入控制器；控制器接收高速壓力變送器、節(jié)流裝置、溫度傳感器輸入的壓力、流量、溫度信號(hào)經(jīng)運(yùn)算輸出喘振控制信號(hào)控制防喘閥門調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的吸氣流量。
文檔編號(hào)F04B49/06GK202100436SQ201120194779
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
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