CN116181679A - 一种压缩机喘振控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压缩机控制技术领域,尤其涉及一种压缩机喘振控制系统,包括:数据采集模块,其与所述压缩机的PLC控制器连接,用以采集所述压缩机的工作参数;数据分析模块,其与所述数据采集模块连接,用以对所述工作参数进行分析以确定对所述压缩机的处理方式;信号发送模块,其分别与所述PLC控制器和所述数据分析模块连接,用以将所述处理方式发送至所述PLC控制器以使所述PLC控制器控制所述压缩机执行所述处理方式;提高了对压缩机工作过程的分析和控制精度,从而提高了压缩机的工作效率和降低了压缩机的工作风险。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机控制技术领域,尤其涉及一种压缩机喘振控制系统。
背景技术
离心式压缩机应用的行业非常之广泛,其可靠性能是上述行业高效生产的重要标准,但离心式压缩机的喘振现象是使其可靠性降低的重要因素,并且离心式压缩机的喘振会因多种因素导致,因此对于离心式压缩机工作过程中由于喘振造成的不可靠很难监测和得到有效的处理。
中国专利公开号:CN102392812A公开了一种系统运行故障率和长周期运行成本低的压缩机组喘振控制系统。该发明包括控制器,高速压力变送器、节流装置,温度传感器,防喘调节阀;其结构要点控制器分别与高速压力变送器、节流装置、温度传感器、防喘调节阀相连;高速压力变送器检测压缩机进出口压力转换成标准模拟量信号送入控制器;节流装置检测压缩机进气或出气流量转换成标准模拟信号送入控制器;温度传感器检测压缩机进出口温度转换成标准模拟量信号送入控制器;控制器接收高速压力变送器、节流装置、温度传感器输入的压力、流量、温度信号经运算输出喘振控制信号控制防喘阀门调节压缩机的吸气流量;由此可见,所述压缩机组喘振控制系统存在不能精准的在压缩机工作过程中对压缩机喘振进行检测和控制,从而导致压缩机工作效率低,工作风险高的问题。
发明内容
为此,本发明提供一种压缩机喘振控制系统,用以克服现有技术中不能精准的在压缩机工作过程中对压缩机喘振进行检测和控制,从而导致压缩机工作效率低,工作风险高的问题。
为实现上述目的,本发明提供一种压缩机喘振控制系统,包括:
数据采集模块,其与所述压缩机的PLC控制器连接,用以采集所述压缩机的工作参数;
数据分析模块,其与所述数据采集模块连接,用以对所述工作参数进行分析以确定对所述压缩机的处理方式;
信号发送模块,其分别与所述PLC控制器和所述数据分析模块连接,用以将所述处理方式发送至所述PLC控制器以使所述PLC控制器控制所述压缩机执行所述处理方式;
其中,所述数据采集模块包括用以采集所述压缩机进气口流速、进气压力、出口压力的第一采集单元,用以采集所述压缩机实时转速的第二采集单元,用以采集压缩机横向振动量和纵向振动量的第三采集单元,和用以采集级间气体冷却器的入口气体温度和出口气体温度的第四采集单元;
所述数据分析模块包括用以确定所述压缩机是否喘振的喘振分析单元,用以分析所述压缩机工作过程中气体流动状态的状态分析单元,用以分析所述压缩机喘振因素的因素分析单元,用以分析所述级间气体冷却器冷却效率是否合格的冷却分析单元,以及用以根据喘振分析单元、状态分析单元、因素分析单元和冷却分析单元确定是否调整所述压缩机工作参数和对所述压缩机工作参数的调整方式的参数调整单元。
进一步地,所述工作参数包括所述压缩机进气口流速、进气压力、出口压力、所述压缩机的实时转速、压缩机的横向振动量和纵向振动量、压缩气体温度以及级间气体冷却器的冷却效率。
进一步地,喘振分析单元用以根据压缩机的压力-流量特性曲线确定压缩机的喘振区以分析压缩机出口压力和出口流量是否接近喘振区;
状态分析单元用以根据进气口流速变化量、进气压力变化量和出气口压力变化量确定压缩机工作过程的气体流动状态是否不合格;
冷却分析单元用以根据级间气体冷却器的进气口气体温度和出气口气体温度计算级间气体冷却器的冷却效率;
因素分析单元用以根据喘振分析单元、状态分析单元和冷却分析单元的分析结果确定压缩机喘振的因素;
参数调整单元用以在因素分析单元确定喘振因素为压缩机出口压力和流量接近喘振区时确定对压缩机的工作参数的调整方式为第一调整方式,第一调整方式为增大压缩机的实时转速以使压缩机远离喘振区;
用以在因素分析单元确定喘振因素为气体流动状态不合格时确定对压缩机工作参数的调整方式为第二调整方式,第二调整方式为降低压缩机的实时转速以使压缩机的气体流动状态处于合格值;
用以在因素分析单元确定喘振因素为级间气体冷却器的冷却效率不合格时确定对压缩机工作参数的调整方式为第二调整方式;
用以在因素分析单元确定喘振因素为至少两个以上因素造成时确定对压缩机工作参数的调整方式为第三调整方式,第三调整方式为调整防喘振阀的开度。
进一步地,所述喘振分析单元在确定所述压缩机出口压力和出口流量确定所述压缩机是否接近喘振区,若确定所述压缩机接近喘振区,则所述参数调整单元以第一调整方式调整所述压缩机的工作参数。
进一步地,所述参数调整单元确定所述调整方式为第一调整方式时,计算所述出口流量Uc和喘振区气体流量Ur的第一流量差值Ca,设定Ca=|Uc-Ur|,并根据该第一流量差值Ca与流量差值标准的比对结果确定增大所述压缩机的实时转速的调整系数,其中所述参数调整单元设有第一流量差值标准C1、第二流量差值标准C2、第一补偿系数K1、第二补偿系数K2和第三补偿系数K3,C1<C2,1<K1<K2<K3<1.2,
若Ca≤C1,所述参数调整单元选用K1增大所述实时转速;
若C1<Ca≤C2,所述参数调整单元选用K2增大所述实时转速;
若Ca>C2,所述参数调整单元选用K3增大所述实时转速。
进一步地,所述状态分析单元将进气口流速变化量与预设进气口流速变化量、将进气压力变化量与预设进气压力变化量以及出气口压力变化量与预设出气口压力变化量分别进行比对,其中,若至少两个参数大于预设值,则所述状态分析单元确定气体流动状态不合格。
进一步地,所述状态分析单元确定气体流动状态为不合格状态,则计算所述参数中变化量与预设变化量的变化量差值F,所述参数调整单元根据变化量差值与变化量差值标准的比对结果确定第二调整方式下降低压缩机的实时转速的转速调节系数,其中所述参数调整单元中设有第一变化量差值标准F1、第二变化量差值标准F2、第一转速调节系数Y1、第二转速调节系数Y2以及第三转速调节系数Y3,设定F1<F2,0.8<Y1<Y2<Y3<1,
若F≤F1,所述参数调整单元确定选用Y1对所述实时转速进行调节;
若F1<F≤F2,所述参数调整单元确定选用Y2对所述实时转速进行调节;
若F>F2,所述参数调整单元确定选用Y3对所述实时转速进行调节。
进一步地,所述冷却分析单元计算所述级间气体冷却器的所述进气口气体温度和出气口气体温度的温度差G,并计算冷却效率P,设定P=G/t,所述冷却分析单元将该冷却效率P与冷却效率标准P0进行比对以确定冷却效率是否合格,
若P≤P0,所述冷却分析单元确定冷却效率合格;
若P>P0,所述冷却分析单元确定冷却效率不合格。
进一步地,所述冷却分析单元确定冷却效率不合格,则计算所述冷却效率P与冷却效率标准P0的效率差值W,设定W=P-P0,所述参数调整单元根据该效率差值与效率差值标准的比对结果确定降低压缩机的实时转速的修正系数,其中所述参数调整单元设有第一效率差值标准W1、第二差值标准W2、第一修正系数X1、第二修正系数X2以及第三修正系数X3,设定W1<W2,0.5<X1<X2<X3<1,
若W≤W1,所述参数调整单元选用X1对所述实时转速进行修正;
若W1<W≤W2,所述参数调整单元选用X2对所述实时转速进行修正;
若W>W2,所述参数调整单元选用X3对所述实时转速进行修正。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于,本发明通过对压缩机工作过程中的参数进行实时采集和分析,并根据分析结果确定压缩机是否处于喘振状态或接近喘振状态,并根据确定的结果进一步确定对压缩机工作过程中的工作参数的调整方式,并在确定调整方式完成时,根据分析结果中的参数差值确定对工作参数调整时的调整系数,提高了对压缩机工作过程的分析和控制精度,从而提高了压缩机的工作效率和降低了压缩机的工作风险。
附图说明
图1为本发明实施例的压缩机喘振控制系统的结构示意图;
图2为本发明实施例的压缩机喘振控制系统的数据采集模块结构示意图;
图3为本发明实施例的压缩机喘振控制系统的数据分析模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明作进一步描述;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,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。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图3所示,图1为本发明实施例的压缩机喘振控制系统的结构示意图;图2为本发明实施例的压缩机喘振控制系统的数据采集模块结构示意图;图3为本发明实施例的压缩机喘振控制系统的数据分析模块结构示意图。
本发明实施例的压缩机喘振控制系统,包括:
数据采集模块,其与所述压缩机的PLC控制器连接,用以采集所述压缩机的工作参数;
数据分析模块,其与所述数据采集模块连接,用以对所述工作参数进行分析以确定对所述压缩机的处理方式;
信号发送模块,其分别与所述PLC控制器和所述数据分析模块连接,用以将所述处理方式发送至所述PLC控制器以使所述PLC控制器控制所述压缩机执行所述处理方式;
本发明实施例中,所述工作参数包括所述压缩机进气口流速、进气压力、出口压力、所述压缩机的实时转速、压缩机的横向振动量和纵向振动量、压缩气体温度以及级间气体冷却器的冷却效率。
其中,所述数据采集模块包括用以采集所述压缩机进气口流速、进气压力、出口压力的第一采集单元,用以采集所述压缩机实时转速的第二采集单元,用以采集压缩机横向振动量和纵向振动量的第三采集单元,和用以采集级间气体冷却器的入口气体温度和出口气体温度的第四采集单元;
所述数据分析模块包括用以确定所述压缩机是否喘振的喘振分析单元,用以分析所述压缩机工作过程中气体流动状态的状态分析单元,用以分析所述压缩机喘振因素的因素分析单元,用以分析所述级间气体冷却器冷却效率是否合格的冷却分析单元,以及用以根据喘振分析单元、状态分析单元、因素分析单元和冷却分析单元确定是否调整所述压缩机工作参数和对所述压缩机工作参数的调整方式的参数调整单元。
本发明实施例中,喘振分析单元用以根据压缩机的压力-流量特性曲线确定压缩机的喘振区以分析压缩机出口压力和出口流量是否接近喘振区;
状态分析单元用以根据进气口流速变化量、进气压力变化量和出气口压力变化量确定压缩机工作过程的气体流动状态是否不合格;
冷却分析单元用以根据级间气体冷却器的进气口气体温度和出气口气体温度计算级间气体冷却器的冷却效率;
因素分析单元用以根据喘振分析单元、状态分析单元和冷却分析单元的分析结果确定压缩机喘振的因素;
参数调整单元用以在因素分析单元确定喘振因素为压缩机出口压力和流量接近喘振区时确定对压缩机的工作参数的调整方式为第一调整方式,第一调整方式为增大压缩机的实时转速以使压缩机远离喘振区;
用以在因素分析单元确定喘振因素为气体流动状态不合格时确定对压缩机工作参数的调整方式为第二调整方式,第二调整方式为降低压缩机的实时转速以使压缩机的气体流动状态处于合格值;
用以在因素分析单元确定喘振因素为级间气体冷却器的冷却效率不合格时确定对压缩机工作参数的调整方式为第二调整方式;
用以在因素分析单元确定喘振因素为至少两个因素造成时确定对压缩机工作参数的调整方式为第三调整方式,第三调整方式为调整防喘振阀的开度。
具体而言,所述喘振分析单元在确定所述压缩机出口压力和出口流量确定所述压缩机是否接近喘振区,若确定所述压缩机接近喘振区,则所述参数调整单元以第一调整方式调整所述压缩机的工作参数。
具体而言,所述参数调整单元确定所述调整方式为第一调整方式时,计算所述出口流量Uc和喘振区气体流量Ur的第一流量差值Ca,设定Ca=|Uc-Ur|,并根据该第一流量差值Ca与流量差值标准的比对结果确定增大所述压缩机的实时转速的调整系数,其中所述参数调整单元设有第一流量差值标准C1、第二流量差值标准C2、第一补偿系数K1、第二补偿系数K2和第三补偿系数K3,C1<C2,1<K1<K2<K3<1.2,
若Ca≤C1,所述参数调整单元选用K1增大所述实时转速;
若C1<Ca≤C2,所述参数调整单元选用K2增大所述实时转速;
若Ca>C2,所述参数调整单元选用K3增大所述实时转速。
具体而言,所述状态分析单元将进气口流速变化量与预设进气口流速变化量、将进气压力变化量与预设进气压力变化量以及出气口压力变化量与预设出气口压力变化量分别进行比对,其中,若至少两个参数大于预设值,则所述状态分析单元确定气体流动状态不合格。
具体而言,所述状态分析单元确定气体流动状态为不合格状态,则计算所述参数中变化量与预设变化量的变化量差值F,所述参数调整单元根据变化量差值与变化量差值标准的比对结果确定第二调整方式下降低压缩机的实时转速的转速调节系数,其中所述参数调整单元中设有第一变化量差值标准F1、第二变化量差值标准F2、第一转速调节系数Y1、第二转速调节系数Y2以及第三转速调节系数Y3,设定F1<F2,0.8<Y3<Y2<Y1<1,
若F≤F1,所述参数调整单元确定选用Y1对所述实时转速进行调节;
若F1<F≤F2,所述参数调整单元确定选用Y2对所述实时转速进行调节;
若F>F2,所述参数调整单元确定选用Y3对所述实时转速进行调节。
具体而言,所述冷却分析单元计算所述级间气体冷却器的所述进气口气体温度和出气口气体温度的温度差G,并计算冷却效率P,设定P=G/t,所述冷却分析单元将该冷却效率P与冷却效率标准P0进行比对以确定冷却效率是否合格,
若P≤P0,所述冷却分析单元确定冷却效率合格;
若P>P0,所述冷却分析单元确定冷却效率不合格。
具体而言,所述冷却分析单元确定冷却效率不合格,则计算所述冷却效率P与冷却效率标准P0的效率差值W,设定W=P-P0,所述参数调整单元根据该效率差值与效率差值标准的比对结果确定降低压缩机的实时转速的修正系数,其中所述参数调整单元设有第一效率差值标准W1、第二差值标准W2、第一修正系数X1、第二修正系数X2以及第三修正系数X3,设定W1<W2,0.5<X3<X2<X1<1,
若W≤W1,所述参数调整单元选用X1对所述实时转速进行修正;
若W1<W≤W2,所述参数调整单元选用X2对所述实时转速进行修正;
若W>W2,所述参数调整单元选用X3对所述实时转速进行修正。
具体而言,所述因素分析单元确定确定所述调整方式为第三调整方式时,计算所述喘振因素的影响系数Q,设定
Q=S1+S2+…+Sn
其中,S1为根据第一影响因素确定的调整系数,S2为根据第二影响因素确定的调整系数;Sn为第n影响因素确定的调整系数。
本发明实施例中,若第m影响因素为压缩机出口压力和流量接近喘振区,则对应确定的调整系数为第一流量差值对应的补偿系数,若第m影响因素为气体流动状态不合格,则对应确定的调整系数为变化量差值对应的转速调节系数,若第m影响因素为级间气体冷却器的冷却效率不合格,则对应确定的调整系数为效率差值对应的修正系数,其中m为1、2或n。
具体而言,所述参数调整单元根据所述影响系数Q所处水平确定对应的开度调节系数以对防喘振阀的开度进行调节,
若所述影响系数处于第一水平,所述参数调整单元将所述开度调整至(1+D/Dz)×D;
若所述影响系数处于第二水平,所述参数调整单元将所述开度调整至(1.5+D/Dz)×D;
其中,D为防喘振阀的初始开度,Dz为防喘振阀的最大开度,第一水平满足所述影响系数不大于预设影响系数,第二水平满足所述影响系数大于预设影响系数。
本发明实时中,预设影响系数的取值为1.5。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明;对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种压缩机喘振控制系统,其特征在于,包括:
数据采集模块,其与所述压缩机的PLC控制器连接,用以采集所述压缩机的工作参数;
数据分析模块,其与所述数据采集模块连接,用以对所述工作参数进行分析以确定对所述压缩机的处理方式;
信号发送模块,其分别与所述PLC控制器和所述数据分析模块连接,用以将所述处理方式发送至所述PLC控制器以使所述PLC控制器控制所述压缩机执行所述处理方式;
其中,所述数据采集模块包括用以采集所述压缩机进气口流速、进气压力、出口压力的第一采集单元,用以采集所述压缩机实时转速的第二采集单元,用以采集压缩机横向振动量和纵向振动量的第三采集单元,和用以采集级间气体冷却器的入口气体温度和出口气体温度的第四采集单元;
所述数据分析模块包括用以确定所述压缩机是否喘振的喘振分析单元,用以分析所述压缩机工作过程中气体流动状态的状态分析单元,用以分析所述压缩机喘振因素的因素分析单元,用以分析所述级间气体冷却器冷却效率是否合格的冷却分析单元,以及用以根据喘振分析单元、状态分析单元、因素分析单元和冷却分析单元的分析结果确定是否调整所述压缩机工作参数和对所述压缩机工作参数的调整方式的参数调整单元。
2.根据权利要求1所述的压缩机喘振控制系统,其特征在于,所述工作参数包括所述压缩机进气口流速、进气压力、出口压力、所述压缩机的实时转速、压缩机的横向振动量和纵向振动量、压缩气体温度以及级间气体冷却器的冷却效率。
3.根据权利要求2所述的压缩机喘振控制系统,其特征在于,所述喘振分析单元用以根据压缩机的压力-流量特性曲线确定压缩机的喘振区以分析压缩机出口压力和出口流量是否接近喘振区;
状态分析单元用以根据进气口流速变化量、进气压力变化量和出气口压力变化量确定压缩机工作过程的气体流动状态是否不合格;
冷却分析单元用以根据级间气体冷却器的进气口气体温度和出气口气体温度计算级间气体冷却器的冷却效率;
因素分析单元用以根据喘振分析单元、状态分析单元和冷却分析单元的分析结果确定压缩机喘振的因素;
参数调整单元用以在因素分析单元确定喘振因素为压缩机出口压力和流量接近喘振区时确定对压缩机的工作参数的调整方式为第一调整方式,第一调整方式为增大压缩机的实时转速以使压缩机远离喘振区;
用以在因素分析单元确定喘振因素为气体流动状态不合格时确定对压缩机工作参数的调整方式为第二调整方式,第二调整方式为降低压缩机的实时转速以使压缩机的气体流动状态处于合格值;
用以在因素分析单元确定喘振因素为级间气体冷却器的冷却效率不合格时确定对压缩机工作参数的调整方式为第二调整方式;
用以在因素分析单元确定喘振因素为至少两个以上因素造成时确定对压缩机工作参数的调整方式为第三调整方式,第三调整方式为调整防喘振阀的开度。
4.根据权利要求3所述的压缩机喘振控制系统,其特征在于,所述参数调整单元确定所述调整方式为第一调整方式时,计算所述出口流量Uc和喘振区气体流量Ur的第一流量差值Ca,设定Ca=|Uc-Ur|,并根据该第一流量差值Ca与流量差值标准的比对结果确定增大所述压缩机的实时转速的调整系数,其中所述参数调整单元设有第一流量差值标准C1、第二流量差值标准C2、第一补偿系数K1、第二补偿系数K2和第三补偿系数K3,C1<C2,1<K1<K2<K3<1.2,
若Ca≤C1,所述参数调整单元选用K1增大所述实时转速;
若C1<Ca≤C2,所述参数调整单元选用K2增大所述实时转速;
若Ca>C2,所述参数调整单元选用K3增大所述实时转速。
5.根据权利要求4所述的压缩机喘振控制系统,其特征在于,所述状态分析单元将进气口流速变化量与预设进气口流速变化量、将进气压力变化量与预设进气压力变化量以及出气口压力变化量与预设出气口压力变化量分别进行比对,其中,若至少两个参数大于预设值,则所述状态分析单元确定气体流动状态不合格。
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,所述状态分析单元确定气体流动状态为不合格状态,则计算所述参数中变化量与预设变化量的变化量差值F,所述参数调整单元根据平均变化量差值与变化量差值标准的比对结果确定第二调整方式下降低压缩机的实时转速的转速调节系数,其中所述参数调整单元中设有第一变化量差值标准F1、第二变化量差值标准F2、第一转速调节系数Y1、第二转速调节系数Y2以及第三转速调节系数Y3,设定F1<F2,0.8<Y1<Y2<Y3<1,
若F≤F1,所述参数调整单元确定选用Y1对所述实时转速进行调节;
若F1<F≤F2,所述参数调整单元确定选用Y2对所述实时转速进行调节;
若F>F2,所述参数调整单元确定选用Y3对所述实时转速进行调节。
7.根据权利要求6所述的压缩机喘振控制系统,其特征在于,所述冷却分析单元计算所述级间气体冷却器的所述进气口气体温度和出气口气体温度的温度差G,并计算冷却效率P,设定P=G/t,所述冷却分析单元将该冷却效率P与冷却效率标准P0进行比对以确定冷却效率是否合格,
若P≤P0,所述冷却分析单元确定冷却效率合格;
若P>P0,所述冷却分析单元确定冷却效率不合格。
8.根据权利要求7所述的压缩机喘振控制系统,其特征在于,所述冷却分析单元确定冷却效率不合格,则计算所述冷却效率P与冷却效率标准P0的效率差值W,设定W=P-P0,所述参数调整单元根据该效率差值与效率差值标准的比对结果确定降低压缩机的实时转速的修正系数,其中所述参数调整单元设有第一效率差值标准W1、第二差值标准W2、第一修正系数X1、第二修正系数X2以及第三修正系数X3,设定W1<W2,0.5<X1<X2<X3<1,
若W≤W1,所述参数调整单元选用X1对所述实时转速进行修正;
若W1<W≤W2,所述参数调整单元选用X2对所述实时转速进行修正;
若W>W2,所述参数调整单元选用X3对所述实时转速进行修正。
9.根据权利要求8所述的压缩机喘振控制系统,其特征在于,所述因素分析单元确定确定所述调整方式为第三调整方式时,计算所述喘振因素的影响系数Q,设定
Q=S1+S2+…+Sn
其中,S1为根据第一影响因素确定的调整系数,S2为根据第二影响因素确定的调整系数;Sn为第n影响因素确定的调整系数。
10.根据权利要求9所述的压缩机喘振控制系统,其特征在于,所述参数调整单元根据所述影响系数Q所处水平确定对应的开度调节系数以对防喘振阀的开度进行调节。
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2023
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