CN106382245B - 压缩机喘振控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了压缩机喘振控制方法和系统，涉及压缩机控制技术领域，获取压缩机设备参数信息；根据压缩机设备参数信息得到喘振限制电机功率和运行曲线最小值处的压头；根据喘振限制电机功率和压头构建喘振限制线表；采集压缩机入口压力和出口压力；根据入口压力和出口压力计算压缩机的实时压头；根据实时压头查找喘振限制线表得到与实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据喘振限制电机功率计算喘振控制电机功率；将喘振控制电机功率作为防喘振控制PID中的设定值，并将实际测量的电机功率与防喘振控制PID中的设定值进行比较，得到比较结果；根据比较结果控制压缩机的回收阀或放散阀打开或关闭。本发明可以控制压缩机喘振发生，提高工作效率。

Description

压缩机喘振控制方法和系统

技术领域

本发明涉及压缩机控制技术领域，尤其是涉及压缩机喘振控制方法和系统。

背景技术

大型离心压缩机是化工、化肥及石油炼制企业的核心设备，在其运行过程中均存在喘振现象，为了防止发生喘振，同时，为了节省能源，需要对其喘振控制线进行计算，使其接近实际的喘振线。如果计算出来的喘振线偏高，压缩机运行工作点低于喘振线时，高能量的出口气体回流，造成能源的浪费；喘振线偏低，会形成真正的喘振，引起设备的损坏，生产的中断，造成更大的经济损失。

目前，在压缩机喘振控制中的常用做法是手工进行压缩机喘振控制线的计算，由于参数变化，计算出来的曲线需要进行反复修改才能达到控制要求，技术人员的工作量大，效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供压缩机喘振控制方法和系统，可以自动计算压缩机喘振控制线，从而控制喘振的发生，提高工作效率。

第一方面，本发明实施例提供了压缩机喘振控制方法，包括：

获取压缩机设备参数信息；

根据所述压缩机设备参数信息得到喘振限制电机功率和运行曲线最小值处的压头；

根据所述喘振限制电机功率和所述压头构建喘振限制线表；

采集压缩机的入口压力和出口压力；

根据所述入口压力和所述出口压力计算所述压缩机的实时压头；

根据所述实时压头查找所述喘振限制线表，得到与所述实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据所述喘振限制电机功率计算与所述实时压头对应的喘振控制电机功率，从而生成喘振控制曲线；

将所述喘振控制电机功率作为防喘振控制PID中的设定值，并将实际测量的电机功率与所述防喘振控制PID中的设定值进行比较，得到比较结果；

根据所述比较结果控制所述压缩机的回收阀或放散阀打开或关闭；

其中，根据下式计算喘振控制电机功率：

其中，KW_scl为喘振控制电机功率，α为指数，K为系数，f为非线性函数，P_d为出口压力，P_s为入口压力，B为偏移量。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

根据所述压缩机设备参数信息得到运行曲线的指数；

根据下式计算所述运行曲线的指数：

其中，α为所述指数，γ为气体的定压比热与定容比热之比，P_e为压缩机的效率。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述入口压力和所述出口压力计算所述压缩机的实时压头包括：

根据下式计算所述实时压头：

其中，P为压头，P_d为所述出口压力，P_s为所述入口压力，α为所述指数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据所述比较结果控制所述压缩机的回收或放散阀打开或关闭包括：

当所述比较结果为实际测量的电机功率小于所述喘振控制电机功率时，PID调节打开所述回收阈或放散阀；

当所述比较结果为实际测量的电机功率大于所述喘振控制电机功率时，PID调节关闭所述回收阈或放散阀。

第二方面，本发明实施例还提供了压缩机喘振控制系统，包括：

第一获取单元，用于获取压缩机设备参数信息；

第二获取单元，用于根据所述压缩机设备参数信息得到喘振限制电机功率和运行曲线最小值处的压头；

构建单元，用于根据所述喘振限制电机功率和所述压头构建喘振限制线表；

采集单元，用于采集压缩机的入口压力和出口压力；

第一计算单元，用于根据所述入口压力和所述出口压力计算所述压缩机的实时压头；

第二计算单元，用于根据所述实时压头查找所述喘振限制线表，得到与所述实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据所述喘振限制电机功率计算与所述实时压头对应的喘振控制电机功率，从而生成喘振控制曲线；

比较单元，用于将所述喘振控制电机功率作为防喘振控制PID中的设定值，并实际测量的电机功率与所述防喘振控制PID中的设定值进行比较，得到比较结果；

控制单元，根据所述比较结果控制所述压缩机的回收阀或放散阀打开或关闭；

其中，根据下式计算所述喘振控制电机功率：

其中，KW_scl为喘振控制电机功率，α为指数，K为系数，f为非线性函数，P_d为出口压力，P_s为入口压力，B为偏移量。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述系统还包括第三计算单元，用于根据所述压缩机设备参数信息得到运行曲线的指数；

根据下式计算所述运行曲线的指数：

其中，α为所述指数，γ为气体的定压比热与定容比热之比，P_e为压缩机的效率。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一计算单元包括：

根据下式计算所述实时压头：

其中，P为压头，P_d为所述出口压力，P_s为所述入口压力，α为所述指数。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述控制单元包括：

当所述比较结果为实际测量的电机功率小于所述喘振控制电机功率时，PID调节打开所述回收阈或放散阀；

当所述比较结果为实际测量的电机功率大于所述喘振控制电机功率时，PID调节关闭所述回收阈或放散阀。

本发明提供了压缩机喘振控制方法和系统，涉及压缩机控制技术领域，获取压缩机设备参数信息；根据压缩机设备参数信息得到喘振限制电机功率和运行曲线最小值处的压头；根据喘振限制电机功率和压头构建喘振限制线表；采集压缩机的入口压力和出口压力；根据入口压力和出口压力计算压缩机的实时压头；根据实时压头查找喘振限制线表，得到与实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据喘振限制电机功率计算喘振控制电机功率，从而生成喘振控制曲线；将喘振控制电机功率作为防喘振控制PID中的设定值，并将实际测量的电机功率与防喘振控制PID中的设定值进行比较，得到比较结果；根据比较结果控制压缩机的回收阀或放散阀打开或关闭。本发明可以自动计算压缩机喘振控制线，从而控制喘振的发生，提高工作效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的压缩机喘振控制方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的压缩机喘振控制系统结构示意图；

图3为应用本发明实施例一提供的压缩机喘振控制方法的压缩机的应用检测图；

图4为本发明实施例一提供的防喘振控制的计算过程。

图标：

10-第一获取单元；20-第二获取单元；30-构建单元；40-采集单元；50-第一计算单元；60-第二计算单元；70-比较单元；80-控制单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，在压缩机喘振控制中的常用做法是手工进行压缩机喘振控制线的计算，由于参数变化，计算出来的曲线需要进行反复修改才能达到控制要求，技术人员的工作量大，效率较低。基于此，本发明实施例提供压缩机喘振控制方法和系统，可以自动计算压缩机喘振控制线，从而控制喘振的发生，提高工作效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的压缩机喘振控制方法和系统进行详细介绍，

实施例一：

图1为本发明实施例一提供的压缩机喘振控制方法流程图。

参照图1，步骤S201，获取压缩机设备参数信息；

具体地，设备参数信息包括压缩机的运行曲线、气体的定压比热与定容比热之比和压缩机的效率，该运行曲线至少为3条，分别为不同电机功率下的运行曲线，根据运行曲线可以得到不同电机功率下的入口压力和出口压力。

步骤S202，根据压缩机设备参数信息得到喘振限制电机功率和运行曲线最小值处的压头；

具体地，将压缩机运行曲线的电机功率作为计算喘振限制电机功率的依据，并根据运行曲线最小值处的入口压力和出口压力计算压头。

步骤S203，根据喘振限制电机功率和压头构建喘振限制线表；

具体地，由于喘振限制电机功率与压头是非线性的关系，因此，根据压缩机的每条运行曲线端点的电机功率和压头，建立出喘振限制线表，并分别放在Y轴和X轴，生成喘振限制线。

步骤S204，采集压缩机的入口压力和出口压力；

步骤S205，根据入口压力和出口压力计算压缩机的实时压头；

步骤S206，根据实时压头查找喘振限制线表，得到与实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据喘振限制电机功率计算与实时压头对应的喘振控制电机功率，从而生成喘振控制曲线；

具体地，根据喘振控制曲线可以得到与实时压头所对应的喘振控制电机功率。

步骤S207，将喘振控制电机功率作为防喘振控制PID中的设定值，并将实际测量的电机功率与防喘振控制PID中的设定值进行比较，得到比较结果；

步骤S208，根据比较结果控制压缩机的回收阀或放散阀打开或关闭。

具体可参照图3，在应用上述压缩机喘振控制方法的压缩机的检测中，压缩机由电机恒速驱动，气体成分不变，此时压缩机中无流量，电机功率变送器将电机功率信号传送给控制单元，两个压力变送器分别将压缩机的入口压力信号和出口压力信号传送给控制单元，控制单元根据入口压力和出口压力计算出压头，并查找喘振限制线表中与该压头对应的喘振限制电机功率，再根据喘振限制电机功率计算喘振控制电机功率，将电机功率与喘振控制电机功率进行比较，根据比较结果控制回收阀或放散阀，当电机功率小于喘振控制电机功率时，打开回收阈或放散阀；当电机功率大于喘振控制电机功率时，关闭回收阈或放散阀，从而防止喘振发生。

根据本发明的示例性实施例，根据实时压头查找喘振限制线表，得到与实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据喘振限制电机功率计算与实时压头对应的喘振控制电机功率包括：

根据下式计算喘振控制电机功率：

其中，KW_scl为喘振控制电机功率，α为指数，K为系数，f为非线性函数，P_d为出口压力，P_s为入口压力，B为偏移量。

具体地，f为压头与喘振限制电机功率的非线性函数，通过P_d、P_s和α可以计算出压头，已知压头的值，可以通过查找喘振限制线表得到与压头对应的喘振限制电机功率，即得到f的值，根据f的值、K值和B值可以得出KW_scl，即喘振控制电机功率，这里，调整K值和B值，可以调整喘振控制曲线的形状，直到曲线达到平滑为止，从而确定K值和B值。

根据本发明的示例性实施例，所述方法还包括：

根据压缩机设备参数信息得到运行曲线的指数；

根据下式计算运行曲线的指数：

其中，α为指数，γ为气体的定压比热与定容比热之比，P_e为压缩机的效率。

根据本发明的示例性实施例，所述根据入口压力和出口压力计算压缩机的实时压头包括：

根据下式计算实时压头：

其中，P为压头，P_d为述出口压力，P_s为入口压力，α为指数。

根据本发明的示例性实施例，根据比较结果控制压缩机的回收或放散阀打开或关闭包括：

当比较结果为实际测量的电机功率小于喘振控制电机功率时，PID调节打开回收阈或放散阀；

当比较结果为实际测量的电机功率大于喘振控制电机功率时，PID调节关闭回收阈或放散阀。

防喘振控制的计算过程具体可参照图4，根据压缩机运行中的入口压力、出口压力和指数计算实时压头，指数根据气体的定压比热与定容比热之比和压缩机的效率可计算出，根据实时压头查找喘振限制线表，得到与实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据喘振限制电机功率计算与实时压头对应的喘振控制电机功率，将检测到的实际电机功率与该喘振控制电机功率进行比较，根据比较结果进行PID调节，通过控制回收阀或放散阀打开或关闭来防止喘振的发生。

实施例二：

图2为本发明实施例二提供的压缩机喘振控制系统结构示意图。

参照图2，压缩机喘振控制系统包括：

第一获取单元10，用于获取压缩机设备参数信息；

第二获取单元20，用于根据压缩机设备参数信息得到喘振限制电机功率和运行曲线最小值处的压头；

构建单元30，用于根据喘振限制电机功率和压头构建喘振限制线表；

采集单元40，用于采集压缩机的入口压力和出口压力；

第一计算单元50，用于根据入口压力和所述出口压力计算压缩机的实时压头；

第二计算单元60，用于根据实时压头查找喘振限制线表，得到与实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据喘振限制电机功率计算与实时压头对应的喘振控制电机功率，从而生成喘振控制曲线；

比较单元70，用于将喘振控制电机功率作为防喘振控制PID中的设定值，并实际测量的电机功率与防喘振控制PID中的设定值进行比较，得到比较结果；

控制单元80，根据比较结果控制压缩机的回收阀或放散阀打开或关闭。

根据本发明的示例性实施例，第二计算单元60包括：

根据下式计算喘振控制电机功率：

其中，KW_scl为喘振控制电机功率，α为指数，K为系数，f为非线性函数，P_d为出口压力，P_s为入口压力，B为偏移量。

具体地，f为压头与喘振限制电机功率的非线性函数，通过P_d、P_s和α可以计算出压头，已知压头的值，可以通过查找喘振限制线表得到与压头对应的喘振限制电机功率，即得到f的值，根据f的值、K值和B值可以得出KW_scl，即喘振控制电机功率，这里，调整K值和B值，可以调整喘振控制曲线的形状，直到曲线达到平滑为止，从而确定K值和B值。

根据本发明的示例性实施例，系统还包括第三计算单元；

根据下式计算运行曲线的指数：

其中，α为指数，γ为气体的定压比热与定容比热之比，P_e为压缩机的效率。

根据本发明的示例性实施例，所述第一计算单元50包括：

根据下式计算实时压头：

其中，P为压头，P_d为出口压力，P_s为入口压力，α为指数。

根据本发明的示例性实施例，控制单元80包括：

当比较结果为实际测量的电机功率小于喘振控制电机功率时，PID调节打开回收阈或放散阀；

当比较结果为实际测量的电机功率大于喘振控制电机功率时，PID调节关闭回收阈或放散阀。

本发明提供了压缩机喘振控制方法和系统，涉及压缩机控制技术领域，获取压缩机设备参数信息；根据压缩机设备参数信息得到喘振限制电机功率和运行曲线最小值处的压头；根据喘振限制电机功率和压头构建喘振限制线表；采集压缩机的入口压力和出口压力；根据入口压力和出口压力计算压缩机的实时压头；根据实时压头查找喘振限制线表，得到与实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据喘振限制电机功率计算喘振控制电机功率，从而生成喘振控制曲线；将喘振控制电机功率作为防喘振控制PID中的设定值，并将实际测量的电机功率与防喘振控制PID中的设定值进行比较，得到比较结果；根据比较结果控制压缩机的回收阀或放散阀打开或关闭。本发明可以自动计算压缩机喘振控制线，从而控制喘振的发生，提高工作效率。

本发明实施例所提供的压缩机喘振控制方法和系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种压缩机喘振控制方法，其特征在于，包括：

获取压缩机设备参数信息；

根据所述压缩机设备参数信息得到喘振限制电机功率和运行曲线最小值处的压头；

根据所述喘振限制电机功率和所述压头构建喘振限制线表；

采集压缩机的入口压力和出口压力；

根据所述入口压力和所述出口压力计算所述压缩机的实时压头；

根据所述实时压头查找所述喘振限制线表，得到与所述实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据所述喘振限制电机功率计算与所述实时压头对应的喘振控制电机功率，从而生成喘振控制曲线；

将所述喘振控制电机功率作为防喘振控制PID中的设定值，并将实际测量的电机功率与所述防喘振控制PID中的设定值进行比较，得到比较结果；

根据所述比较结果控制所述压缩机的回收阀或放散阀打开或关闭；

其中，根据下式计算喘振控制电机功率：

其中，KW_scl为喘振控制电机功率，α为运行曲线的指数，K为系数，f为非线性函数，P_d为出口压力，P_s为入口压力，B为偏移量。

2.根据权利要求1所述的压缩机喘振控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述压缩机设备参数信息得到运行曲线的指数；

根据下式计算所述运行曲线的指数：

其中，α为所述运行曲线的指数，γ为气体的定压比热与定容比热之比，P_e为压缩机的效率。

3.根据权利要求1所述的压缩机喘振控制方法，其特征在于，所述根据所述入口压力和所述出口压力计算所述压缩机的实时压头包括：

根据下式计算所述实时压头：

其中，P为实时压头，P_d为所述出口压力，P_s为所述入口压力，α为所述运行曲线的指数。

4.根据权利要求1所述的压缩机喘振控制方法，其特征在于，所述根据所述比较结果控制所述压缩机的回收阀或放散阀打开或关闭包括：

当所述比较结果为实际测量的电机功率小于所述喘振控制电机功率时，PID调节打开所述回收阀或放散阀；

当所述比较结果为实际测量的电机功率大于所述喘振控制电机功率时，PID调节关闭所述回收阀或放散阀。

5.一种压缩机喘振控制系统，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取压缩机设备参数信息；

第二获取单元，用于根据所述压缩机设备参数信息得到喘振限制电机功率和运行曲线最小值处的压头；

构建单元，用于根据所述喘振限制电机功率和所述压头构建喘振限制线表；

采集单元，用于采集压缩机的入口压力和出口压力；

第一计算单元，用于根据所述入口压力和所述出口压力计算所述压缩机的实时压头；

第二计算单元，用于根据所述实时压头查找所述喘振限制线表，得到与所述实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据所述喘振限制电机功率计算与所述实时压头对应的喘振控制电机功率，从而生成喘振控制曲线；

比较单元，用于将所述喘振控制电机功率作为防喘振控制PID中的设定值，并实际测量的电机功率与所述防喘振控制PID中的设定值进行比较，得到比较结果；

控制单元，根据所述比较结果控制所述压缩机的回收阀或放散阀打开或关闭；

其中，根据下式计算喘振控制电机功率：

其中，KW_scl为喘振控制电机功率，α为运行曲线的指数，K为系数，f为非线性函数，P_d为出口压力，P_s为入口压力，B为偏移量。

6.根据权利要求5所述的压缩机喘振控制系统，其特征在于，所述系统还包括第三计算单元，用于根据所述压缩机设备参数信息得到运行曲线的指数；

根据下式计算所述运行曲线的指数：

其中，α为所述运行曲线的指数，γ为气体的定压比热与定容比热之比，P_e为压缩机的效率。

7.根据权利要求5所述的压缩机喘振控制系统，其特征在于，所述第一计算单元包括：

根据下式计算所述实时压头：

其中，P为实时压头，P_d为所述出口压力，P_s为所述入口压力，α为所述运行曲线的指数。

8.根据权利要求5所述的压缩机喘振控制系统，其特征在于，所述控制单元包括：

当所述比较结果为实际测量的电机功率小于所述喘振控制电机功率时，PID调节打开所述回收阀或放散阀；

当所述比较结果为实际测量的电机功率大于所述喘振控制电机功率时，PID调节关闭所述回收阀或放散阀。