CCC 压缩机防喘振控制技术

CCC 压缩机防喘振控制技术

作者：dyftech.com 来源：本站 发表时间：2010-6-5 17:27:55 点击：68

CCC 压缩机防喘振控制技术 1. 喘振现象

喘振是涡轮压缩机特有的现象，我们可以从下图的简单模型来解释这一特性，从图中可以看出，当容器中压力达到一定值时，压缩机运行点由D 沿性能曲线上升，到喘振点A ，流量减小压力升高，这一过程中流量减小压力升高，由A 点开始到B 点压缩机出现负流量即出现倒流，倒流到一定程度压缩机出口压力下降（B-C） ，又恢复到正向流动（C-D ），这样，气流在压缩机中来回流动就是喘振，伴随喘振而来的是压缩机振动剧烈上升，类似哮喘病人的巨大异常响声等，如果不能有效控制会给压缩机造成严重的损伤，喘振工况的发展非常快速，一般来讲在1-2 秒内就以发生，因而需要精确的控制算法和快速的控制算法才能实现有效的控制。

2. 喘振控制

2.1 喘振线的确定

通常压缩机都会有一系列的性能曲线图（如下图所示），其坐标是多变压头-入口流量，由于压缩机入口条件的不同（如温度、压力、分子量等）其喘振曲线是分散的多条曲线，给喘振的控制带来困难，CCC 根据压缩机的设计理论、喘振理论和自己的经验，开发出了一套计算方法和软件，可以将多变的入口条件的喘振曲线转化成与入口条件无关的曲线（如下图），这样就可以方便地确定喘振点，而一般来讲压缩机制造厂商提供的性能曲线，是计算值，会有一定偏差，特别是旧机组的性能会发生变化，或者没有性能曲线，为了精确控制，需要对喘振曲线做现场测试，传统的测试方法需要由经验丰富的测试工程师来进行测试，人为地判断压缩机是否到达喘振点，这样做带来了巨大的风险，因为人的判断无法保证100%的准确。而且由于到喘振点时，需要人来手动控制打开防喘振阀，往往会动作滞后或过早打开，难以避免给机组造成损伤或无法实现准确测量，CCC 的喘振算法和控制算法能够在自动状态下测量喘振曲线，从而避免了人为测量的风险，并能准确测量记录线，这一功能是CCC 的专利技术而且是世界独一无二的。

2.2 喘振控制算法

在传统的防喘振控制算法中，只是简单地用折线仿真线，用运行点的流量与喘振点的流量比较，当达到喘振点时打开回流阀（放空阀），这样做会造成大量的回流（放空）能量和造成工艺的扰动甚至中断。CCC 的控制算法可以由下图简单说明。

因而图中Ss>1 的区域为喘振区域，Ss<1 的区域为安全区域，通过对Ss 值的计算就可以建立喘振的数学模型从而实现控制。 2.3 功能描述 2.3.1 各种控制线

1) Surge Limit Line, SLL

压缩机在不同的工况下有不同的性能曲线，每一条性能曲线都有一个喘振极限点，所有这些点构成了一条喘振极限线SLL。

(2) Surge Control Line, SCL

为防止喘振发生，CCC 防喘振控制算法在喘振极限线SLL 右边设置了一个可变的安全裕量b ，这样就可以在操作点到达喘振极限线之前开始动作，增加压缩机的流量。 (3) Recycle Trip Line, RTL

RTL 规定一个操作极限，如果操作点超过这个极限，循环跳闸响应将快速打开防喘振控制阀。RTL 位于SCL 与SLL 之间。 (4) Safety On Line, SOL

SOL 定义一个操作极限，如果操作点超过这个极限，则表明压缩机已经正在发生喘振，安全保险响应将增加喘振控制线的裕度(总b 值) ，迅速制止喘振。SOL 线在喘振极限线的左边，二者之间的距离为SO。 (5) Tight Shut-off Line, TSL

TSL 定义最小的SCL 的偏差，位于SCL 线的右边，二者之间的距离为d1。 2.3.2 CCC 防喘振控制算法的控制功能 (1) PID 控制响应

对于缓慢的小的扰动，使操作点进入喘振控制线SCL 左边的喘振控制区，CCC 防喘振控制算法的PI 控制算法，根据操作点与SCL 之间的距离产生相应的比例积分响应，防止压缩机操作点回到SCL 左侧的非