CN115013292B - 一种并联压缩机无扰切换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联压缩机无扰切换控制方法，选定压缩机组，输出控制指令执行退网和并网。令待并网压缩机提速运行至最小工作转速，并进行加载条件判断和延时判断。按预设加载速度提升待并网压缩机转速，直至待并网压缩机的出口压力大于或等于压缩机组的出口总管压力后，打开单向阀实现并网。对待退网压缩机和待并网压缩机进行负荷分配，令待退网压缩机降低转速，令待并网压缩机提高转速。待退网压缩机与待并网压缩机的转速之间达到预设阈值后，令待退网压缩机降低转速，并关闭单向阀，直至待退网压缩机自动停机，实现退网。本发明提供长输管线压缩机全程一键式切换操作，减少人为操作强度，提高工艺稳定性，解放人工劳动力。

Description

一种并联压缩机无扰切换控制方法

技术领域

本发明属于工业控制领域，尤其涉及一种并联压缩机无扰切换控制方法。

背景技术

目前长输管线压气站大型离心式压缩机自动化程度高，压缩机控制系统均可实现压缩机一键启停机控制，其中包括压缩机辅助系统如“润滑油系统”“电机正压通风”“变频器合闸和运行”“暖机和升速”等，但当压缩机启动运行至最小可调转速后，目前以人员手动操作为主，并且压缩机控制存在以下问题：

1)各压缩机在启动升速到最小工作转速后，不能自动加载，需要手动调整压缩机转速，以满足进出站天然气压力、流量工艺负荷要求。

2)停机时，需手动缓慢降转速降至最小可调转速后，再发出停机指令，否则压缩机容易发生喘振；

3)多机并联运行时，负荷分配不能启机过程中即投入运行，需要操作员手动调整各压缩机的负荷接近平衡，并达到负荷要求，才能手动切换到负荷分配控制，不能自动控制。

4)负荷分配系统需以防喘振阀关闭为条件才可投入负荷分配；

5)压缩机切机操作时，需要将在运行压缩机负荷将至最低，再将切换压缩机提速，无法保证切机时工艺稳定运行。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种并联压缩机无扰切换控制方法，以解决无法自动实现压缩机无扰切换的技术问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种并联压缩机无扰切换控制方法，应用于并联设置的压缩机组，压缩机组包括待退网压缩机和待并网压缩机，包括如下步骤：

S1：选定压缩机组，输出控制指令，令待退网压缩机执行退网，令待并网压缩机执行并网；

S2：令待并网压缩机提速运行至最小工作转速，并进行加载条件判断和延时判断，若均满足则进入下一步，否则退出并网；

S3：按预设加载速度提升待并网压缩机转速，直至待并网压缩机的出口压力大于或等于压缩机组的出口总管压力后，打开与待并网压缩机相关联的单向阀实现并网；

S4：对待退网压缩机和待并网压缩机进行负荷分配，令待退网压缩机降低转速，令待并网压缩机提高转速；

S5：等待退网压缩机与待并网压缩机的转速接近并达到预设阈值后，令待退网压缩机降低转速，并关闭与待退网压缩机相关联的单向阀，直至待退网压缩机自动停机，实现退网。

其中，在步骤S2中，进行加载条件判断具体为

待并网压缩机的出口压力高于预设的限定值并持续设定时间以上；

待并网压缩机的转速高于预设的限定值并持续设定时间以上；

待并网压缩机的流量大于预设的限定值并持续设定时间以上。

其中，在步骤S2中，进行延时判断具体为

若在延时过程中出现压缩机报警或联锁停车信号，退出并网，否则进入步骤S3。

其中，在步骤S3中，待并网压缩机并网后，待退网压缩机处于满负荷工作状态，转速快，且与待退网压缩机相关联的防喘振阀处于关闭状态；待并网压缩机处于低负荷工作状态，转速慢，且与待并网压缩机相关联的防喘振阀处于开度较大状态。

其中，在步骤S4中，对待退网压缩机和待并网压缩机进行负荷控制和平衡控制；

负荷控制，调节待退网压缩机和待并网压缩机的总负荷，使得出口总管的压力或者流量满足预设要求；

平衡控制，在满足预设要求基础上，根据待退网压缩机和待并网压缩机的做功能力进行平衡，使得各压缩机相对应的工作点与喘振控制线的偏差DEV相等。

其中，在步骤S5中，令待退网压缩机执行退网具体包括

发出停机指令至待退网压缩机，打开与待退网压缩机相关联的防喘振阀，待退网压缩机进行降速，待待退网压缩机转速降低至最小工作转速，关闭与待退网压缩机相关联的单向阀，待退网压缩机自动停机，实现退网。

进一步优选地，还包括如下步骤，在待退网压缩机执行退网时，待并网压缩机继续提高转速，用于保持出口总管压力持续稳定。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明提供一种并联压缩机无扰切换控制方法，可以实现长输管线压缩机全程一键式切换操作，减少人为操作强度，提高工艺稳定性，解放人工劳动力。

本发明的压缩机到最小工作转速后，可根据压缩机出口压力或流量设定要求，自动提速，减少人工操作。

本发明的机组可在任意转速下停机操作，不会因降速过快导致机组喘振。

本发明针对并联机组负荷分配控制可根据出站压力要求，实现一键启机、自动加载、机组并网、负荷分配等全程一键操作，无需人为干预。

本发明在切换压缩机过程中，可避免切换影响进出站压力和流量，同时一键切机无需人为干预，控制系统根据进出站压力、流量自动进行全自动切机、停机和转速调节。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明的一种并联压缩机无扰切换控制方法的流程图；

图2为本发明的一种并联压缩机的原理图；

图3为本发明的压缩机自动加载过程示意图；

图4为本发明的并联压缩机并网过程示意图；

图5为本发明的并联压缩机负荷分配过程示意图；

图6为本发明的并联压缩机转速控制逻辑示意图；

图7为本发明的压缩机自动卸载过程示意图；

图8为本发明的并联压缩机退网过程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种并联压缩机无扰切换控制方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例

参看图1至图8，本实施例提供一种并联压缩机无扰切换控制方法，其应用范围为多台压缩机并联控制领域。也就是说多台压缩机采用并排组合的方式，入口进气管道相连通，多台压缩机共同往同一出口管道供气。为了方便说明，在本实施例中对两台并联设置的压缩机进行说明，可将两台压缩机分为待退网压缩机和待并网压缩机，待退网压缩机为正在工作的压缩机需要进行停机处理，待并网压缩机为待机状态的压缩机需要工作以及并网处理。在切换过程中主要通过转速(或者导叶)控制调节压缩机负荷，通过防喘振阀以保护压缩机不发生喘振包括如下步骤：

参看图1和图2，在本实施例中，在步骤S1中，选定压缩机组，其中，1#压缩机为在运行的压缩机，即待退网压缩机，2#压缩机为待启动的压缩机，即为待并网压缩机。输出控制指令，使得2#压缩机，实现自动加载，并网，自动卸载1#压缩机，并且停机。整个过程出口总管压力需要保持稳定，无干扰。在启动2#压缩机之前，操作人员在控制端比如电脑操作画面上手动确认，1#压缩机为待退网压缩机和2#压缩机为待并网压缩机。

参看图3和图4，在步骤S2中，2#压缩机自动启动，并且提速运行至最小工作转速。2#压缩机达到表1加载条件后，压缩机工作点到达图2中空心点所在位置，1#压缩机继续保持当前转速自动模式运行。经过一段延时，如果在延时过程中出现压缩机报警或联锁停车信号，则退出加载过程；如果延时过程中没有任何报警停车状态出现则继续。与2#压缩机关联的防喘振阀按一定斜率自动关闭，同时按预设的斜率提升2#压缩机转速。如此，如果2#压缩机运行点到达喘振控制线或防喘振阀全部关闭时，2#压缩机的防喘振功能自动加载完成，防喘振阀自动控制和保护运行。此后，2#压缩机的出口压力逐渐增大，直到2#压缩机的出口压力大于等于出口总管压力，即能够克服管网阻力，单向阀打开，2#压缩机并入管网，完成并网。

表1.喘振自动加卸载条件

序号	自动加卸载条件	备注
			1	出口压力高于设定的限定值(根据压缩机性能设定)，并持续2s以上
2	压缩机转速高于设定的限定值(根据压缩机性能设定)，并持续2s以上	最小可调转速
			3	压缩机流量大于设定得限定值(根据压缩机性能设定)，并持续2s以上

参看图5，在步骤S3中，当2#压缩机成功并网之后，1#处于几乎满负荷工作状态，防喘振阀全关，压缩机转速几乎达到最高转速。2#压缩机处于较低负荷的工作状态，防喘振阀开度较大，压缩机转速较小。为了实现两者工作负荷处于相当的水平，转速差不多，防喘振阀开度差不多，或者防喘阀全部关闭。负荷分配控制功能开始启作用，1#压缩机自动降转速、2#压缩机自动提转速，同时两台压缩机转速自动调节，满足出口压力设定要求，保持压力和工艺平稳。

参看图6，并联压缩机组的负荷分配控制过程分为2部分：负荷控制，即调节各台压缩机组的总负荷，满足出口总管压力或者流量的设置要求，例如：当出口总管或者流量小于设定值，自动提高压缩机转速，反之，当出口总管或者流量大于设定值，降低压缩机转速；平衡控制，即在满足出口压力的基础上，根据各台机组的做功能力进行平衡分配。这两部分控制进行叠加，将并联运行的压缩机的工作点自动控制在与喘振控制线等距的位置上，使各机组的工作点与喘振控制线的偏差DEV相等。其中，使用数学方式构建压缩机性能的曲线坐标系，工作点为在该坐标系中用于表征压缩机运行状态负荷的一个点，包含压缩流量和压力转速等信息。同样地，在该曲线坐标系中，喘振线为当压缩机的工作状态到达喘振线上或左侧时会发生的喘振现象，喘振是由于压缩机的气流流量小于一定值时，产生旋转脱流，工况点脱离了平衡点，而导致的一种周期性振荡的现象。在该曲线坐标系中，喘振控制线则是以喘振线为基准，往安全区域移动一定安全裕度之后的控制线，认为压缩机工作点在该线右侧运行是安全的。

参看图7和图8，在本实施例步骤S5中，当两压缩机工作点间距小于0.3时(|DEV1-DEV2|<0.3)，自动发出停机指令至1#压缩机，并根据自动卸载流程，自动打开与1#压缩机相关联的防喘振阀，卸载降速，待1#压缩机转速降低至最小工作转速时，同时喘振控制也自动进入卸载过程，关闭与1#压缩机相关联的单向阀。喘振输出也以一定斜率打开防喘振阀，直到防喘振阀全开，压缩机卸载完成，最后喘振控制也自动进入停机状态。从图中可以发现工作点由空点沿轨迹线移动至实心点处，之后1#压缩机自动停机，实现退网。与此同时，2#压缩机则继续提高转速，工作点往右移动，保持出口总管压力稳定，工艺平稳运行。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种并联压缩机无扰切换控制方法，应用于并联设置的压缩机组，所述压缩机组包括待退网压缩机和待并网压缩机，其特征在于，包括如下步骤：

S1：选定所述压缩机组，输出控制指令，令所述待退网压缩机执行退网，令所述待并网压缩机执行并网；

S2：令所述待并网压缩机提速运行至最小工作转速，并进行加载条件判断和延时判断，若均满足则进入下一步，否则退出并网；

S3：按预设加载速度提升所述待并网压缩机转速，直至所述待并网压缩机的出口压力大于或等于所述压缩机组的出口总管压力后，打开与所述待并网压缩机相关联的单向阀实现并网；

S4：对所述待退网压缩机和所述待并网压缩机进行负荷分配，令所述待退网压缩机降低转速，令所述待并网压缩机提高转速；

S5：待所述待退网压缩机与所述待并网压缩机的转速接近并达到预设阈值后，令所述待退网压缩机降低转速，并关闭与所述待退网压缩机相关联的单向阀，直至所述待退网压缩机自动停机，实现退网；

其中，在所述步骤S4中，对所述待退网压缩机和所述待并网压缩机进行负荷控制和平衡控制；

负荷控制，调节所述待退网压缩机和所述待并网压缩机的总负荷，使得出口总管的压力或者流量满足预设要求；

平衡控制，在满足所述预设要求基础上，根据所述待退网压缩机和所述待并网压缩机的做功能力进行平衡，使得各压缩机相对应的工作点与喘振控制线的偏差DEV相等。

2.根据权利要求1所述的并联压缩机无扰切换控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，进行加载条件判断具体为

所述待并网压缩机的出口压力高于预设的限定值并持续设定时间以上；

所述待并网压缩机的转速高于预设的限定值并持续设定时间以上；

所述待并网压缩机的流量大于预设的限定值并持续设定时间以上。

3.根据权利要求1所述的并联压缩机无扰切换控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，进行所述延时判断具体为

若在延时过程中出现压缩机报警或联锁停车信号，退出并网，否则进入所述步骤S3。

4.根据权利要求1所述的并联压缩机无扰切换控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述待并网压缩机并网后，所述待退网压缩机处于满负荷工作状态，转速快，且与所述待退网压缩机相关联的防喘振阀处于关闭状态；所述待并网压缩机处于低负荷工作状态，转速慢，且与所述待并网压缩机相关联的防喘振阀处于开度较大状态。

5.根据权利要求1所述的并联压缩机无扰切换控制方法，其特征在于，在所述步骤S5中，令所述待退网压缩机执行退网具体包括

发出停机指令至所述待退网压缩机，打开与所述待退网压缩机相关联的防喘振阀，所述待退网压缩机进行降速，待所述待退网压缩机转速降低至最小工作转速，关闭与所述待退网压缩机相关联的单向阀，所述待退网压缩机自动停机，实现退网。

6.根据权利要求5所述的并联压缩机无扰切换控制方法，其特征在于，还包括如下步骤，在所述待退网压缩机执行退网时，所述待并网压缩机继续提高转速，用于保持出口总管压力持续稳定。