專利名稱：壓縮機組喘振控制系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于壓縮機組自動化控制技術領域，尤其涉及一種壓縮機組喘振控制系統。
背景技術：
現代石油化工工程工業中，大型壓縮機設備是驅動流程運轉的關鍵設備，是工藝生產裝置的心臟。安全生產是最大的節能，壓縮機組控制系統可靠性、壓縮機組控制方案、 壓縮機組本體的優化控制對裝置運行與節能降耗有重要意義。喘振控制是透平壓縮機組控制的核心，傳統的控制采用單回路調節器或集成到其它系統中實現，采用簡單的控制策略，限制了機組的運行區域且執行速度慢，這樣制約了機組性能的發揮及機組的使用壽命，使整個系統的長周期運行成本非常高。

發明內容
本發明就是針對上述問題，提供一種系統運行故障率和長周期運行成本低的壓縮機組喘振控制系統。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，本發明包括控制器，高速壓力變送器、節流裝置，溫度傳感器，防喘調節閥；其結構要點控制器分別與高速壓力變送器、節流裝置、溫度傳感器、防喘調節閥相連。所述高速壓力變送器檢測壓縮機進出口壓力轉換成標準模擬量信號送入控制器。所述節流裝置檢測壓縮機進氣或出氣流量轉換成標準模擬信號送入控制器。所述溫度傳感器檢測壓縮機進出口溫度轉換成標準模擬量信號送入控制器。所述控制器接收高速壓力變送器、節流裝置、溫度傳感器輸入的壓力、流量、溫度信號經運算輸出喘振控制信號控制防喘閥門調節壓縮機的吸氣流量。作為一種優選方案，本發明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選方案，本發明所述喘振控制信號為4-20mA的電流信號。作為另一種優選方案，本發明所述控制器包括工作點縱坐標計算功能塊、工作點橫坐標計算功能塊、喘振線測算功能塊、喘振檢測模塊、工作點跟蹤功能塊、自適應PID (比例積分微分)參數功能塊、PID功能塊、高選選擇器。作為另一種優選方案，本發明所述工作點縱坐標計算功能塊通過對壓縮機組的出口絕對壓力和入口絕對壓力進行運算得到絕壓比值(即工作點縱坐標)，喘振線測算功能塊根據絕壓比值計算喘振點。作為另一種優選方案，本發明所述工作點橫坐標計算功能塊根據壓縮機的入口流量、節流裝置的壓力、壓縮機的入口溫度、節流裝置溫度、節流裝置設計壓力、節流裝置設計溫度，計算出溫度補償后的工作點橫坐標值。(溫度補償后的工作點橫坐標計算公式
3作為另一種優選方案，本發明所述喘振檢測模塊將工作點與喘振點進行比較，根據比較結果判斷喘振是否發生和是否報警。作為另一種優選方案，本發明所述工作點跟蹤功能塊根據工作點、喘振點、工作點移動過快設定值、跟蹤速率，計算輸出得到動態的PID功能塊的設定值。其次，本發明所述自適應PID參數功能塊根據工作點的位置與PID功能塊的設定值之間的間距范圍確定動態的PID參數。另外，本發明所述PID功能塊根據工作點、動態PID功能塊的設定值、自適應的PID 參數，計算輸出到高選選擇器進行比較，進而控制防喘調節閥的開度。本發明有益效果(1)本發明將高速壓力變送器、節流裝置，溫度傳感器，防喘調節閥通過控制器整合在一起，降低了系統運行故障率和長周期運行成本。(2)可靠性極高的冗余容錯控制系統。本發明采用三重冗余TMR控制器，提高了系統的可靠性。(3)通過控制器的集成運算控制，使喘振控制響應速度快、響應靈敏性高。(4)本發明喘振控制信號為4_20mA的電流信號；傳輸效果好。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明，本本發明保護范圍不僅局限于以下內容的表述。圖1是本發明控制功能塊原理框圖。圖2為本發明第一控制子功能塊電路原理圖。圖3為本發明第二控制子功能塊電路原理圖。圖4為本發明第三控制子功能塊電路原理圖。圖5為本發明第四控制子功能塊電路原理圖。圖6為本發明第五控制子功能塊電路原理圖。圖7為本發明第六控制子功能塊電路原理圖。圖8為本發明第七控制子功能塊電路原理圖。
具體實施例方式如圖所示，本發明包括控制器，高速壓力變送器、節流裝置，溫度傳感器，防喘調節閥；控制器分別與高速壓力變送器、節流裝置、溫度傳感器、防喘調節閥相連。所述高速壓力變送器檢測壓縮機進出口壓力轉換成標準模擬量信號送入控制器。所述節流裝置檢測壓縮機進氣或出氣流量轉換成標準模擬信號送入控制器。所述溫度傳感器檢測壓縮機進出口溫度轉換成標準模擬量信號送入控制器。所述控制器接收高速壓力變送器、節流裝置、溫度傳感器輸入的壓力、流量、溫度信號經運算輸出喘振控制信號控制防喘閥門調節壓縮機的吸氣流量。所述控制器采用三重冗余(TMR)控制器。
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所述喘振控制信號為4_20mA的電流信號。本發明控制器程序主要采集的數據有壓縮機組的入口壓力，壓縮機組的出口壓力，壓縮機組的入口流量(差壓)，壓縮機組的出口流量(差壓)，壓縮機組的入口溫度，壓縮機組的出口溫度等。采集的數據都將連接到控制器的防喘控制功能塊引腳上進行防喘控制運算。如圖1所示，壓縮機組的出口壓力和入口壓力輸入到HpSim功能塊運算(運算公出口銷ff
式得到絕壓比值，得到的值輸入喘振線測算功能塊Table5中，該功能塊的作用
是根據壓縮機廠家給出的喘振點繪制成一個X-Y坐標系下的折線，并根據絕壓比計算輸出喘振點SLL。工作點橫坐標計算功能塊OPcal，該功能塊根據壓縮機的入口流量Flow，入口壓力I3S,節流裝置的壓力Pfo，入口溫度Ts，節流裝置溫度Tfo，壓縮機的設計入口壓力Pbc，壓縮機設計入口溫度Tbc，節流裝置設計壓力I^bc，節流裝置設計溫度Tbo，計算得輸出溫度壓力補償后的實際工作點橫坐標值0P。喘振檢測模塊Margin，該功能塊實現喘振報警、喘振計數、防喘振線SCL的計算， 該算法中工作點OP與喘振點SLL進行比較，如果0P<SLL，說明機組已經發生喘振，喘振報警使能，喘振計數加一，防喘振線將向下移動預設的裕度(例如1%)，每發生一次喘振，防喘振線將下移預設的裕度(例如1%)，在使能喘振計數復位后，喘振計數清零，防喘振線復位到初始位置。工作點跟蹤功能塊OPtrack，該功能塊根據工作點0P、防喘振點SCL、工作點移動過快設定TM，TM設定在5%-10% (流量每秒百分比)可組態、跟蹤速率Ti (Ti輸出是動態SP 每秒跟蹤OP的增減速率，此參數可根據實際情況組態)，計算(當工作點OP不動或向右移動，跟蹤速率Ti與工作點OP后相差5%跟蹤；當工作點OP向左移動，跟蹤速率Ti以1%跟蹤)輸出得到動態的SP (SP是PID功能塊的設定值)作為PID輸入的設定值。實際上，工作點OP向喘振控制線運動的速率超過TM時，證明工作點移動過快，這種情況往往是流量急劇下降所導致的，就要打開一點防喘閥來防止喘振的發生。自適應PID參數功能塊Adapt，該功能塊根據工作點OP位置與設定值SP之間的間距范圍實現動態的PID參數，該參數要根據現場實際情況測試確定一個理想的動態范圍， 動態的PID參數解決了防喘振控制的一個重要思想，那就是防喘閥門的快開慢關。功能塊TMCPID，該功能塊根據工作點0P，動態SP設定點，自適應的PID參數，計算輸出到高選選擇器進行比較，進而控制防喘調節閥的開度。根據OP與SP之間的關系判斷機組是否正常過工作，是否需要防喘振調節。當SP小于OP時，機組工作在安全區，PID輸出將慢慢的關閉閥門，直到閥門完全關閉，這就是慢關的過程。當SP大于OP時，機組工作在非安全區，PID輸出會快速打開閥門，防止喘振的發生，這就是快開的過程。手動控制，通過兩個數字量輸入(手動開和手動關)實現防喘閥的手動控制，開關速率按預先組態值進行調節。開速率在每秒10%-100% (閥門開度百分比)可調，關速率在每秒5%-20%可調。高選選擇器，將PID輸出與手動控制輸出進行比較取高值輸出到閥門，保證閥門打開操作優先。 可以理解地是，以上關于本發明的具體描述，僅用于說明本發明而并非受限于本發明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.壓縮機組喘振控制系統，包括控制器，高速壓力變送器、節流裝置，溫度傳感器，防喘調節閥；其特征在于控制器分別與高速壓力變送器、節流裝置、溫度傳感器、防喘調節閥相連；所述高速壓力變送器檢測壓縮機進出口壓力轉換成標準模擬量信號送入控制器；所述節流裝置檢測壓縮機進氣或出氣流量轉換成標準模擬信號送入控制器；所述溫度傳感器檢測壓縮機進出口溫度轉換成標準模擬量信號送入控制器；所述控制器接收高速壓力變送器、節流裝置、溫度傳感器輸入的壓力、流量、溫度信號經運算輸出喘振控制信號控制防喘閥門調節壓縮機的吸氣流量。
2.根據權利要求1所述壓縮機組喘振控制系統，其特征在于所述控制器采用三重冗余控制器。
3.根據權利要求1所述壓縮機組喘振控制系統，其特征在于所述喘振控制信號為 4-20mA的電流信號。
4.根據權利要求1所述壓縮機組喘振控制系統，其特征在于所述控制器包括工作點縱坐標計算功能塊、工作點橫坐標計算功能塊、喘振線測算功能塊、喘振檢測模塊、工作點跟蹤功能塊、自適應PID參數功能塊、PID功能塊、高選選擇器。
5.根據權利要求4所述壓縮機組喘振控制系統，其特征在于所述工作點縱坐標計算功能塊通過對壓縮機組的出口絕對壓力和入口絕對壓力進行運算得到絕壓比值，喘振線測算功能塊根據絕壓比值計算喘振點。
6.根據權利要求4所述壓縮機組喘振控制系統，其特征在于所述工作點橫坐標計算功能塊根據壓縮機的入口流量、節流裝置的壓力、壓縮機的入口溫度、節流裝置溫度、節流裝置設計壓力、節流裝置設計溫度，計算出溫度補償后的工作點橫坐標值。
7.根據權利要求4所述壓縮機組喘振控制系統，其特征在于所述喘振檢測模塊將工作點與喘振點進行比較，根據比較結果判斷喘振是否發生和是否報警。
8.根據權利要求4所述壓縮機組喘振控制系統，其特征在于所述工作點跟蹤功能塊根據工作點、喘振點、工作點移動過快設定值、跟蹤速率，計算輸出得到動態的PID功能塊的設定值。
9.根據權利要求4所述壓縮機組喘振控制系統，其特征在于所述自適應PID參數功能塊根據工作點的位置與PID功能塊的設定值之間的間距范圍確定動態的PID參數。
10.根據權利要求4所述壓縮機組喘振控制系統，其特征在于所述PID功能塊根據工作點、動態PID功能塊的設定值、自適應的PID參數，計算輸出到高選選擇器進行比較，進而控制防喘調節閥的開度。
全文摘要
壓縮機組喘振控制系統屬于壓縮機組自動化控制技術領域。本發明提供一種系統運行故障率和長周期運行成本低的壓縮機組喘振控制系統。本發明包括控制器，高速壓力變送器、節流裝置，溫度傳感器，防喘調節閥；其結構要點控制器分別與高速壓力變送器、節流裝置、溫度傳感器、防喘調節閥相連；高速壓力變送器檢測壓縮機進出口壓力轉換成標準模擬量信號送入控制器；節流裝置檢測壓縮機進氣或出氣流量轉換成標準模擬信號送入控制器；溫度傳感器檢測壓縮機進出口溫度轉換成標準模擬量信號送入控制器；控制器接收高速壓力變送器、節流裝置、溫度傳感器輸入的壓力、流量、溫度信號經運算輸出喘振控制信號控制防喘閥門調節壓縮機的吸氣流量。
文檔編號F04B49/06GK102392812SQ20111015574
公開日2012年3月28日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年6月10日
發明者田東 申請人:遼寧華興森威科技發展有限公司