CN108894967A - 一种基于压缩比均衡的压缩机系统智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压缩比均衡的压缩机系统智能控制方法，当高分罐V103压力高于设定值时，调节器PIC103C的调节作用为将二级返回阀PV3实际开度开大，增加二级压缩的返回量，高分罐V103压力PIC103B和PIC102组成的串级调节回路，主调节器PIC103B输出使得副调节器PIC102的设定值降低，一级返回阀PV2实际开度增加；当高分罐压力低于设定值时，调节器PIC103C的调节作用为将二级返回阀PV3实际开度开小，减小二级压缩的返回量，主调节器PIC103B输出使得副调节器PIC102的设定值增大，一级返回阀PV2实际开度减小。该方法针对高分罐压力的变化，模仿现场操作人员实时同步调节二级返回阀和一级返回阀，同时约束一级压缩比和二级压缩比之差保持在最佳范围内，实现高分罐压力及压缩机出口压力的快速稳定。

Description

一种基于压缩比均衡的压缩机系统智能控制方法

技术领域

本发明属于流程工业生产技术领域，涉及一种基于压缩比均衡的压缩机系统 控制方法，该方法适用于流程工业中压缩机系统的一体化平稳控制。

背景技术

新氢压缩机是加氢装置中非常重要的动设备，通常采用二级或三级压缩。装 置中新氢压力影响因素很多，其压力的波动将影响装置的平稳操作。因此，新氢 压缩机出口压力的控制至关重要。

以二级新氢压缩机系统为例，新氢从新氢分液罐顶部出来，经新氢压缩机的 一级缸加压后，进入一级出口分液罐，经分液后的新氢分两路：一路经一级返回 阀返回到一级缸的入口，调节压缩比；一路去二级缸继续压缩，二级压缩出来的 新氢分两路：一路经二级返回阀返回到一级缸的出口，调节压缩比，一路与循环 氢混合后去反应系统。

传统压力控制通常采用“分程加自动选择”控制方案，各级压力分程控制逐级 返回的压力递推。反应系统压力通过控制新氢压缩机二级返回量、一级返回量来 控制。当压缩机入口压力低时，由每一级入口压力调节器的输出控制出口返回线 上的阀，从而达到入口压力上升而增加出口压力的目的，逐级压力上升，使其压 缩机出口压力上升，满足工艺要求。而出口压力上升到一定范围时，则由每级出 口压力调节器的输出控制出口返回线上的阀，逐级返回，压缩机入口压力上升， 则由入口压力调节器的输出控制放入燃料气管网阀开度，达到稳定系统压力的目 的。

“分程加自动选择”控制方案，逻辑复杂，实施难度高，在实际的生产运行中 难以投用自动控制。压缩机系统受到内部外部干扰因素多，如氢气管网系统压力 变化、来自反应系统的压力变化、新氢分液罐及级间分液罐压力变化都将影响压 缩机系统的平稳运行。在保证压缩机系统压力稳定的同时，还需兼顾一级压缩比 和二级压缩比的偏差不能超出工艺要求。另外，当氢气管网系统压力较低时，压 缩机自动控制将装置系统内氢气返量，以补充新氢压缩机入口压力，此种状态下， 将导致级间分液罐及新氢压缩机出口压力降低，影响压缩机系统及反应系统的正 常运行，常规的控制难以解决。

针对此问题，本发明提出一种基于压缩比均衡的压缩机系统控制方法。该方 法在保证压缩机一级压缩比和二级压缩比平稳在工艺要求范围内基础上，通过高 分罐压力调整二级返回阀，同时兼顾两级压缩比均衡的前提下，和一级出口分液 罐压力组成关联调节，到达同步调整压缩机一级和二级进出口压力的目标，最终 实现稳定反应系统压力的目的。

发明内容

为了解决新氢压缩机系统控制问题，本发明提出一种基于压缩比均衡的压缩 机系统智能控制方法。该方法根据压缩机系统的运行特点及存在的问题，通过压 缩比均衡运算来调节压缩机出口压力。

压缩机系统出口压力的波动会直接影响高分罐的压力，造成对反应系统的波 动影响。本发明调节目标为本发明通过同步自动调节二级返回阀PV3和一级返 回阀PV2实现出口压力快速稳定，从而稳定高分罐压力PIC103C，减少对反应 系统的波动影响。

基于压缩比均衡的新氢压缩机系统控制方法详细说明如图1所示：一种基于 压缩比均衡的压缩机系统智能控制方法，实现该方法的系统中，高分罐V103压 力PIC103A、PIC103B、PIC103C为三个基于同一测量点的不同控制器。

新氢分液罐V101压力PIC101、高分罐V103压力PIC103A采用单回路控制， 当新氢罐A和高分罐C压力达到放空压力时快速安全放空，高分罐V103压力 PIC103C采用单回路控制器调节二级返回阀PV3，实现通过调节新氢压缩机二级 返回量调节高分罐压力PIC103C的目的；

高分罐V103压力PIC103B和PIC102组成串级调节回路，通过调节一级返 回阀PV2实现。该串级调节回路实现功能为：根据高分罐压力的实际波动情况， 和单回路调节器PIC103C实现同步调节，具体调节措施如下：

当高分罐V103压力高于设定值时，调节器PIC103C的调节作用为将二级返 回阀PV3实际开度开大，增加二级压缩的返回量，高分罐V103压力PIC103B 和PIC102组成的串级调节回路，主调节器PIC103B输出使得副调节器PIC102 的设定值降低，一级返回阀PV2实际开度增加；当高分罐压力低于设定值时， 调节器PIC103C的调节作用为将二级返回阀PV3实际开度开小，减小二级压缩 的返回量，主调节器PIC103B输出使得副调节器PIC102的设定值增大，一级返 回阀PV2实际开度减小。实现了二级返回阀和一级返回阀同步调节，达到快速 稳定高分罐压力和压缩机压缩比的目的。

主调节器PIC103B输出作用动态调整副回路调节器PIC102设定值时，需要 保证一级压缩比和二级压缩比不能相差太多，正常情况下，工艺要求一级压缩比 和二级压缩比相差不超过0.1；根据当前压缩机系统的实际运行数据，根据两级 间压缩比的均衡运算确定设定值调节上下限，在保证压缩比在工艺要求范围内， 计算出压力PIC102设定值调整的约束范围；根据串级回路主调节器PIC103B的 输出，在压缩比均衡调节运算模块中，计算出在两级压缩比均衡下，最终主调节 器PIC103B输出给PIC102的设定值，使得压缩机一级返回阀和二级返回阀的同 步调节。

PIC102的设定值调节量高低限计算式如下:

式中:CV_L为一个控制周期内PIC102设定值调节量低限；

CV_H为一个控制周期的PIC102设定值调节量高限；

PI_PV为压缩机出口压力测量值；

PIC1_PV为新氢分液罐压力测量值；

PIC2_SV为一级出口分液罐压力设定值；

PIC3_DV为高分罐压力偏差；

λ为压缩比均衡系数，0＜λ＜0.08；

根据压力设定值调节约束确定PIC102的设定值调节量：

式中:CV为PIC103C控制器输出；

计算得到PIC102的设定值:

PIC102_SV(t+1)＝PIC102_SV(t)+CV (4)

通过上述设计的新氢压缩机智能调节方案，既可实现高分罐V103的压力及 压缩机出口的压力快速稳定，同时保证一级压缩比和二级压缩比满足工艺要求。

综合对基于压缩比均衡的新氢压缩机系统智能控制方法的分析，与现有传 统的“分程加自动选择”相比，本发明所提出的方法具有如下优点：

该方法具有一定的智能性和自适应性功能。针对高分罐压力的变化，模仿现 场操作人员实时同步调节二级返回阀和一级返回阀，同时约束一级压缩比和二级 压缩比之差保持在最佳范围内，实现高分罐压力及压缩机出口压力的快速稳定。

附图说明

图1基于压缩比均衡的新氢压缩机系统控制方法流程图。

图2本发明实施前高分罐压力PIC304曲线。

图3本发明实施后高分罐压力PIC304曲线。

具体实施方式

针对本发明所提出的方法，下面结合一个实例予以说明。

某炼化厂一个加氢装置，对新氢压缩机系统实施本发明设计的基于压缩比约 束的压缩机系统智能控制方法，设置压缩比均衡系数限为0.02。实施后，新氢 压缩机系统实现智能控制，压缩机出口压力和高分罐压力波动情况得到明显改善， 波动较大程度减缓。实施前后高分罐压力PIC304控制效果对比如图2、3所示。

Claims (2)

1.一种基于压缩比均衡的压缩机系统智能控制方法，实现该方法的系统中，高分罐V103压力PIC103A、PIC103B、PIC103C为三个基于同一测量点的不同控制器；

新氢分液罐V101压力PIC101、高分罐V103压力PIC103A采用单回路控制，当新氢罐A和高分罐C压力达到放空压力时快速安全放空，高分罐V103压力PIC103C采用单回路控制器调节二级返回阀PV3，实现通过调节新氢压缩机二级返回量调节高分罐压力PIC103C的目的；

高分罐V103压力PIC103B和PIC102组成串级调节回路，通过调节一级返回阀PV2实现；该串级调节回路实现功能为：根据高分罐压力的实际波动情况，和单回路调节器PIC103C实现同步调节，其特征在于：具体调节措施如下，

当高分罐V103压力高于设定值时，调节器PIC103C的调节作用为将二级返回阀PV3实际开度开大，增加二级压缩的返回量，高分罐V103压力PIC103B和PIC102组成的串级调节回路，主调节器PIC103B输出使得副调节器PIC102的设定值降低，一级返回阀PV2实际开度增加；当高分罐压力低于设定值时，调节器PIC103C的调节作用为将二级返回阀PV3实际开度开小，减小二级压缩的返回量，主调节器PIC103B输出使得副调节器PIC102的设定值增大，一级返回阀PV2实际开度减小；实现了二级返回阀和一级返回阀同步调节，达到快速稳定高分罐压力和压缩机压缩比的目的；

主调节器PIC103B输出作用动态调整副回路调节器PIC102设定值时，需要保证一级压缩比和二级压缩比不能相差太多，正常情况下，工艺要求一级压缩比和二级压缩比相差不超过0.1；根据当前压缩机系统的实际运行数据，根据两级间压缩比的均衡运算确定设定值调节上下限，在保证压缩比在工艺要求范围内，计算出压力PIC102设定值调整的约束范围；根据串级回路主调节器PIC103B的输出，在压缩比均衡调节运算模块中，计算出在两级压缩比均衡下，最终主调节器PIC103B输出给PIC102的设定值，使得压缩机一级返回阀和二级返回阀的同步调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于压缩比均衡的压缩机系统智能控制方法，其特征在于：PIC102的设定值调节量高低限计算式如下，

式中:CV_L为一个控制周期内PIC102设定值调节量低限；

CV_H为一个控制周期的PIC102设定值调节量高限；

PI_PV为压缩机出口压力测量值；

PIC1_PV为新氢分液罐压力测量值；

PIC2_SV为一级出口分液罐压力设定值；

PIC3_DV为高分罐压力偏差；

λ为压缩比均衡系数，0＜λ＜0.08；

根据压力设定值调节约束确定PIC102的设定值调节量：

式中:CV为PIC103C控制器输出；

计算得到PIC102的设定值:

PIC102_SV(t+1)＝PIC102_SV(t)+CV (4)

通过上述设计的新氢压缩机智能调节方案，既可实现高分罐V103的压力及压缩机出口的压力快速稳定，同时保证一级压缩比和二级压缩比满足工艺要求。