CN110067768A - 一种压缩机防喘振控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压缩机防喘振控制方法及系统，本发明通过采用505/505E控制器以及DCS控制系统对压缩机转速进行控制，并分别设置机组启动条件、压缩机安全运行模式启动条件以及防喘电磁阀的自动控制模式的启动条件，实现压缩机防喘振效果。在试车和正常生产过程中，随生产工况波动，该防喘振控制方案以及压缩机全面的安全逻辑控制方案有效避免了机组进入喘振区，既保证了机组安全运行，同时也避免了因喘振或者过载引起不必要停车，降低了维护成本，延长了压缩机寿命，保障了工艺生产的连续性，通过连续时间生产运行，该防喘振控制系统工作稳定可靠，抗干扰能力强，具有一定的应用推广价值。

Description

一种压缩机防喘振控制方法及系统
技术领域
本发明涉及压缩机防喘振技术领域，特别是一种压缩机防喘振控制方法及系统。
背景技术
空气压缩机是工厂重要的生产动力源，空压机的安全稳定运行是一项非常重要的指标，空压机控制的关键环节就是防喘振控制。喘振是压缩机本身所固有的特性，压缩机在排气压力不断升高、排气流量不断减小的情况下，就会进入喘振工矿运行。压缩机进入喘振工况运行时，其运行工况会发生剧烈的变化。压缩机会发生剧烈的震动，若不能及时采取有效的措施加以解决，压缩机的轴承、密封会遭到破坏，严重时甚至发生转子与固定元件的相互摩擦，进而造成恶性事故。
由此，防喘振控制是空压机控制系统的核心部分，但对于防喘振的控制复杂且控制精度要求高。以前均采用国外进口空压机，其控制系统采用进口专用控制系统，接口不对外开放，扩展型以及可维护性难度大，运维成本高。因此，研究一种及时、稳定的防喘振控制方法是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种压缩机防喘振控制方法及系统，旨在解决现有技术中空压机防喘振控制系统扩展性差以及维护难度大的问题，实现避免因喘振或者过载引起不必要停车，降低维护成本，保障工艺生产的连续性。
为达到上述技术目的，本发明提供了一种压缩机防喘振控制方法，所述方法包括以下操作：
以不同转速下进行喘振性能试验，根据试验结果参数，设定防喘振曲线参数；
采用505/505E控制器以及DCS控制系统在不同转速时对转速大小分别进行控制；
设置机组启动条件，当满足启动条件时机组才开启工作；
根据设定的防喘振曲线参数设置安全运行模式的开启条件；
设置自动模式的开启条件，通过判断排气压力与防喘振设定值的大小，自动调整DCS控制系统参数，实现对防喘电磁阀的控制。
优选地，所述采用505/505E控制器以及DCS控制系统在不同转速时对转速大小分别进行控制具体操作为：
在升速过程中，当转速小于3500r/min时，由505/505E控制器进行转速控制；当转速大于3500r/min时，转速控制权由505/505E控制器转为DCS系统控制。
优选地，所述安全运行模式的开启条件包括以下内容：
当无停机信号、转速小于3500r/min、安全运行模式触发以及没有进行试验。
优选地，所述自动模式的开启条件包括以下内容：
机组转速大于3700r/min；无停机信号；无安全运行模式信号；防喘电磁阀带电；排气压力大于防喘设定值。
本发明还提供了一种压缩机防喘振控制系统，所述系统包括：
喘振试验模块，用于以不同转速下进行喘振性能试验，根据试验结果参数，设定防喘振曲线参数；
转速控制模块，用于采用505/505E控制器以及DCS控制系统在不同转速时对转速大小分别进行控制；
机组启动模块，用于设置机组启动条件，当满足启动条件时机组才开启工作；
安全运行模块，用于根据设定的防喘振曲线参数设置安全运行模式的开启条件；
自动运行模块，用于设置自动模式的开启条件，通过判断排气压力与防喘振设定值的大小，自动调整DCS控制系统参数，实现对防喘电磁阀的控制。
优选地，所述采用505/505E控制器以及DCS控制系统在不同转速时对转速大小分别进行控制具体操作为：
在升速过程中，当转速小于3500r/min时，由505/505E控制器进行转速控制；当转速大于3500r/min时，转速控制权由505/505E控制器转为DCS系统控制。
优选地，所述安全运行模式的开启条件包括以下内容：
当无停机信号、转速小于3500r/min、安全运行模式触发以及没有进行试验。
优选地，所述自动模式的开启条件包括以下内容：
机组转速大于3700r/min；无停机信号；无安全运行模式信号；防喘电磁阀带电；排气压力大于防喘设定值。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
与现有技术相比，本发明通过采用505/505E控制器以及DCS控制系统对压缩机转速进行控制，并分别设置机组启动条件、压缩机安全运行模式启动条件以及防喘电磁阀的自动控制模式的启动条件，实现压缩机防喘振效果。在试车和正常生产过程中，随生产工况波动，该防喘振控制方案以及压缩机全面的安全逻辑控制方案有效避免了机组进入喘振区，既保证了机组安全运行，同时也避免了因喘振或者过载引起不必要停车，降低了维护成本，延长了压缩机寿命，保障了工艺生产的连续性，通过连续时间生产运行，该防喘振控制系统工作稳定可靠，抗干扰能力强，具有一定的应用推广价值。
附图说明
图1为本发明实施例中所提供的一种压缩机防喘振控制界面示意图；
图2为本发明实施例中所提供的一种压缩机防喘振控制系统框图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种压缩机防喘振控制方法及系统进行详细说明。
本发明实施例公开了一种压缩机防喘振控制方法，所述方法包括以下操作：
以不同转速下进行喘振性能试验，根据试验结果参数，设定防喘振曲线参数；
采用505/505E控制器以及DCS控制系统在不同转速时对转速大小分别进行控制；
设置机组启动条件，当满足启动条件时机组才开启工作；
根据设定的防喘振曲线参数设置安全运行模式的开启条件；
设置自动模式的开启条件，通过判断排气压力与防喘振设定值的大小，自动调整DCS控制系统参数，实现对防喘电磁阀的控制。
本发明实施例分别在三个转速(3807、4100、4400)下进行喘振性能试验，三个转速下均试验至发生喘振现象，在转速等于4400时，排气表压等于0.32Mpa，终止试验。
记录试验结果参数，如表1、2，分别为试验喘振曲线参数以及设定防喘振曲线参数。
表1
工况点 1 2 3
转速(r/min) 3807 4100 4400
排气压力(Mpz) 0.25 0.30 0.32
喉部压差(Kpa) 4.73 6.31 6.96
进气温度(℃) 9.7 10.1 10
附注 已喘 已喘 已喘
表2
本发明实施例采用505/505E控制器进行蒸汽汽轮机拖动空压机转速控制。505/505E电子调节器比一般液压系统控制精度高，自动化水平大大提高，负荷自整性也高，能实现升速，配合汽轮机转速及负荷控制，抽汽热负荷控制及其他辅助控制，并与DCS系统通讯，控制参数在线调整和超速保护功能，使汽轮机适应各种工况并长期安全运行。
在升速过程中，转速闭环为无差控制，505/505E控制器将测量的机组实际和给定转速的偏差信号经软件分析处理及PID运算后输出标准电流信号给电液转换器，电液转换器接收控制器输出的标准电流信号，输出与输入电流信号相对应的调节信号油压。调节信号油压经液压伺服机构放大，控制油动机活塞移动，通过调节杠杆，改变进汽调节气阀的开度，调节汽轮机高压段、低压段的进汽量，从而减少转速偏差，达到转速无差控制。当转速达到3000r/min，机组可根据需要定速运行，由于汽轮机出力点为3500r/min，转速大于3500r/min时，转速控制权由505/505E控制器转为DCS系统控制。此时，505/505E控制器可接受由DCS控制系统发出的运行人员手动操作指令，或自动协调控制指令，调整机组转速达到压缩机负荷控制要求。
所述DCS控制系统采集现场汽轮机以及压缩机生产过程实时数据，通过DCS数据采集IO模块将现场的实时运行数据集中采集至DPU控制器进行处理，通过DPU控制器对现场数据以及设备运行控制逻辑进行数据分析处理，实时在操作员站显示以及控制操作。
当满足以下条件时，启动机组：
润滑油总管压力正常；冷油器出口温度正常；存储器复位；调节油压正常；逆止阀全关；防喘振阀全开；试验开关复位；主汽门A、B关闭；顶升油泵运行。
当以上条件满足时，机组允许启动发出，505允许启动发出，在界面中点击允许启动按钮后机组启动，如图1所示。
当机组处于以下状态时，可进行自动操作：
无停机信号；转速小于3500r/min；安全运行模式没有动作。
点击自动操作按钮，防喘电磁阀得电，逆止门得电，运行正常。
当机组转速大于3700r/min时且喉部压差小于1.35Kpa时，延迟1秒后发出逆流报警，延迟9秒后发出持续逆流报警并同时触发安全运行模式。
当无停机信号、转速小于3500r/min、安全运行模式触发以及没有进行试验时，防喘电磁阀失电，进入安全运行模式。
而当满足以下条件时，防喘电磁阀进入自动模式：
机组转速大于3700r/min；无停机信号；无安全运行模式信号；防喘电磁阀带电；排气压力大于防喘设定值。通过判断排气压力与防喘设定值极限偏置，自动调整DCS控制系统参数，实现防喘阀门的快开慢关。空压机防喘振调节由入口差压和出口压力构成一条喘振曲线，且随着入口温度的变化而变化，同时设置上限超压控制，防止出口压力超过管道的设计压力。
本发明实施例通过采用505/505E控制器以及DCS控制系统对压缩机转速进行控制，并分别设置机组启动条件、压缩机安全运行模式启动条件以及防喘电磁阀的自动控制模式的启动条件，实现压缩机防喘振效果。在试车和正常生产过程中，随生产工况波动，该防喘振控制方案以及压缩机全面的安全逻辑控制方案有效避免了机组进入喘振区，既保证了机组安全运行，同时也避免了因喘振或者过载引起不必要停车，降低了维护成本，延长了压缩机寿命，保障了工艺生产的连续性，通过连续时间生产运行，该防喘振控制系统工作稳定可靠，抗干扰能力强，具有一定的应用推广价值。
如图2所示，本发明实施例还公开了一种压缩机防喘振控制系统，所述系统包括：
喘振试验模块，用于以不同转速下进行喘振性能试验，根据试验结果参数，设定防喘振曲线参数；
转速控制模块，用于采用505/505E控制器以及DCS控制系统在不同转速时对转速大小分别进行控制；
机组启动模块，用于设置机组启动条件，当满足启动条件时机组才开启工作；
安全运行模块，用于根据设定的防喘振曲线参数设置安全运行模式的开启条件；
自动运行模块，用于设置自动模式的开启条件，通过判断排气压力与防喘振设定值的大小，自动调整DCS控制系统参数，实现对防喘电磁阀的控制。
在升速过程中，转速闭环为无差控制，505/505E控制器将测量的机组实际和给定转速的偏差信号经软件分析处理及PID运算后输出标准电流信号给电液转换器，电液转换器接收控制器输出的标准电流信号，输出与输入电流信号相对应的调节信号油压。调节信号油压经液压伺服机构放大，控制油动机活塞移动，通过调节杠杆，改变进汽调节气阀的开度，调节汽轮机高压段、低压段的进汽量，从而减少转速偏差，达到转速无差控制。当转速达到3000r/min，机组可根据需要定速运行，由于汽轮机出力点为3500r/min，转速大于3500r/min时，转速控制权由505/505E控制器转为DCS系统控制。此时，505/505E控制器可接受由DCS控制系统发出的运行人员手动操作指令，或自动协调控制指令，调整机组转速达到压缩机负荷控制要求。
所述DCS控制系统采集现场汽轮机以及压缩机生产过程实时数据，通过DCS数据采集IO模块将现场的实时运行数据集中采集至DPU控制器进行处理，通过DPU控制器对现场数据以及设备运行控制逻辑进行数据分析处理，实时在操作员站显示以及控制操作。
当满足以下条件时，启动机组：
润滑油总管压力正常；冷油器出口温度正常；存储器复位；调节油压正常；逆止阀全关；防喘振阀全开；试验开关复位；主汽门A、B关闭；顶升油泵运行。
当以上条件满足时，机组允许启动发出，505允许启动发出，在界面中点击允许启动按钮后机组启动，如图2所示。
当机组处于以下状态时，可进行自动操作：
无停机信号；转速小于3500r/min；安全运行模式没有动作。
点击自动操作按钮，防喘电磁阀得电，逆止门得电，运行正常。
当机组转速大于3700r/min时且喉部压差小于1.35Kpa时，延迟1秒后发出逆流报警，延迟9秒后发出持续逆流报警并同时触发安全运行模式。
当无停机信号、转速小于3500r/min、安全运行模式触发以及没有进行试验时，防喘电磁阀失电，进入安全运行模式。
而当满足以下条件时，防喘电磁阀进入自动模式：
机组转速大于3700r/min；无停机信号；无安全运行模式信号；防喘电磁阀带电；排气压力大于防喘设定值。通过判断排气压力与防喘设定值极限偏置，自动调整DCS控制系统参数，实现防喘阀门的快开慢关。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种压缩机防喘振控制方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：
以不同转速下进行喘振性能试验，根据试验结果参数，设定防喘振曲线参数；
采用505/505E控制器以及DCS控制系统在不同转速时对转速大小分别进行控制；
设置机组启动条件，当满足启动条件时机组才开启工作；
根据设定的防喘振曲线参数设置安全运行模式的开启条件；
设置自动模式的开启条件，通过判断排气压力与防喘振设定值的大小，自动调整DCS控制系统参数，实现对防喘电磁阀的控制。
2.根据权利要求1所述的一种压缩机防喘振控制方法，其特征在于，所述采用505/505E控制器以及DCS控制系统在不同转速时对转速大小分别进行控制具体操作为：
在升速过程中，当转速小于3500r/min时，由505/505E控制器进行转速控制；当转速大于3500r/min时，转速控制权由505/505E控制器转为DCS系统控制。
3.根据权利要求1所述的一种压缩机防喘振控制方法，其特征在于，所述安全运行模式的开启条件包括以下内容：
当无停机信号、转速小于3500r/min、安全运行模式触发以及没有进行试验。
4.根据权利要求1所述的一种压缩机防喘振控制方法，其特征在于，所述自动模式的开启条件包括以下内容：
机组转速大于3700r/min；无停机信号；无安全运行模式信号；防喘电磁阀带电；排气压力大于防喘设定值。
5.一种压缩机防喘振控制系统，其特征在于，所述系统包括：
喘振试验模块，用于以不同转速下进行喘振性能试验，根据试验结果参数，设定防喘振曲线参数；
转速控制模块，用于采用505/505E控制器以及DCS控制系统在不同转速时对转速大小分别进行控制；
机组启动模块，用于设置机组启动条件，当满足启动条件时机组才开启工作；
安全运行模块，用于根据设定的防喘振曲线参数设置安全运行模式的开启条件；
自动运行模块，用于设置自动模式的开启条件，通过判断排气压力与防喘振设定值的大小，自动调整DCS控制系统参数，实现对防喘电磁阀的控制。
6.根据权利要求5所述的一种压缩机防喘振控制方法，其特征在于，所述采用505/505E控制器以及DCS控制系统在不同转速时对转速大小分别进行控制具体操作为：
在升速过程中，当转速小于3500r/min时，由505/505E控制器进行转速控制；当转速大于3500r/min时，转速控制权由505/505E控制器转为DCS系统控制。
7.根据权利要求5所述的一种压缩机防喘振控制方法，其特征在于，所述安全运行模式的开启条件包括以下内容：
当无停机信号、转速小于3500r/min、安全运行模式触发以及没有进行试验。
8.根据权利要求5所述的一种压缩机防喘振控制方法，其特征在于，所述自动模式的开启条件包括以下内容：
机组转速大于3700r/min；无停机信号；无安全运行模式信号；防喘电磁阀带电；排气压力大于防喘设定值。
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