循環(huán)氣壓縮機防喘振控制

-.z.循環(huán)氣壓縮機防喘振控制摘要： 本文系統(tǒng)介紹TRICON系統(tǒng)在循環(huán)氣壓縮機機組防喘振控制的應用及控制原理。重點介紹防喘振系統(tǒng)的功能模塊的構(gòu)建，同時簡述機組運行故障時的檢修方法與分析思路。關(guān)鍵詞定義：喘振機理喘振線防喘振控制平安裕量盤旋設(shè)定點1、前言：大型離心式壓縮機組由于其高效，經(jīng)濟，在現(xiàn)代企業(yè)中應用廣泛，成為工藝連續(xù)運行的"心臟〞。但是由于其造價相對于往復式壓縮機而言要高很多，控制系統(tǒng)復雜，而且占用的空間大等缺點，對于工藝成熟的企業(yè)一般不設(shè)置備用機組。喘振是離心式壓縮機固有的特性，每一臺離心式壓縮機都有它一定的喘振區(qū)，因此只能采取相應的防喘振調(diào)節(jié)方案以防止喘振的發(fā)生。本文以天利高新技術(shù)公司醇酮廠的循環(huán)氣壓縮機C41101〔SVK1-H型〕為例，詳細介紹TRICON三重化控制系統(tǒng)如何構(gòu)建機組防喘振系統(tǒng)，并簡述防喘振儀表常見故障的處理方法。2、離心式壓縮機喘振機理：離心式壓縮機的特性曲線與喘振離心式壓縮機的特性曲線是指壓縮機的出口壓力與入口壓力之比(或稱壓縮比)與進口體積流量之間的關(guān)系曲線P2/P1～Q的關(guān)系，其壓縮比是指絕對壓力之比，特性曲線如下圖：圖2.1離心式壓縮機喘振曲線由圖2.1可見,其特性曲線隨著轉(zhuǎn)速不同而上下移動，組成一組特性曲線，而且每一條特性曲線都有一個最高點。如果把各條曲線最高點聯(lián)接起來得到一條表征喘振的極限曲線，如圖中虛線。所以，圖中還有陰影局部稱為喘振(或飛動)區(qū)；在虛線的右側(cè)為正常工作區(qū)。實線與虛線之間是臨界區(qū)，壓縮機可以運行，但太靠近喘振區(qū)，應盡量防止長期工作。圖2.2固定轉(zhuǎn)速機下的特性曲線圖2.2是一條*一固定轉(zhuǎn)速機下的特性曲線,喘振時工作點由A-B-C-D-A反復迅速的突變。喘振是一種危險現(xiàn)象，發(fā)生喘振時，可發(fā)現(xiàn)在入口管線上的壓力表指針大幅度擺動，流量指示儀表也發(fā)生大幅度的擺動.喘振現(xiàn)象會損壞壓縮機的各部件，軸承和密封也將受到嚴重損害，嚴重時造成軸向竄動，甚至打碎葉輪，燒軸，使壓縮機遭受破壞。喘振是離心式壓縮機固有的特性，每一臺都有它一定的喘振區(qū)，因此只能采取相應的防喘振調(diào)節(jié)方案以防喘振的發(fā)生。3、工藝流程簡介：醇酮裝置是利用環(huán)己烷〔C6H12〕在鐵系催化劑的催化作用下與貧氧空氣〔氧含量：10%〕中的氧組分發(fā)生氧化反響，生成環(huán)己醇〔分子式：C6H11OOH〕、環(huán)己酮〔分子式：C6H10O〕、還己基過氧化物〔可分解為環(huán)己醇、環(huán)己酮〕,前兩者合稱醇酮。另外，由于反響溫度、氧氣含量的不同，會產(chǎn)生甲酸、二元酸等付產(chǎn)品。循環(huán)氣壓縮機組是用于反響尾氣的重復利用，與來自新鮮空氣壓縮機C41102的新鮮空氣配制貧氧空氣〔氧含量：10%〕。循環(huán)氣機組局部的實時工藝流程如圖3.1，流程說明如下：4.5MPa中壓蒸汽自管網(wǎng)來，經(jīng)過減溫減壓后至4.1MPa，用于驅(qū)動汽輪機〔杭汽大陸產(chǎn)：B0.3-4.1/1.1型〕C41101/2，蒸汽凝結(jié)水直接排入地溝。汽輪機通過齒輪變速箱升速后驅(qū)動貧氧空氣壓縮機C41101/1，使之到達18831r/min。經(jīng)過醇酮反響器貧氧催化反響消耗掉貧氧空氣中氧組分的尾氣，通過洗滌工藝后主要成分為氮氣〔N2：95.52%〕，氧氣(O2:3.44%)、微量CO、CO2、環(huán)己烷蒸汽等。經(jīng)過貧氧空氣壓縮機入口氣液別離器別離出凝結(jié)液體后進入壓縮機升壓，經(jīng)出口氣液別離后進入氣氣混合器R41103，與來自新鮮空氣壓縮機的新鮮空氣混合調(diào)配成氧含量為不大于10%的貧氧空氣，送往醇酮反響器進展貧氧催化反響。圖3.1循環(huán)氣壓縮機簡易工藝流程圖4、循環(huán)氣壓縮機防喘振系統(tǒng)的構(gòu)成：4.1、機組及控制系統(tǒng)概述：循環(huán)氣壓縮機C41101是天利高新技術(shù)公司52500T/h醇酮生產(chǎn)裝置的核心設(shè)備。循環(huán)氣壓縮機使用由**鼓風機廠設(shè)計制造的單級懸臂高速型離心壓縮機〔SVK1-H〕，壓縮機入口壓力是高壓型。原動機采用杭汽大陸生產(chǎn)的B蒸汽輪機。壓縮機SVK1-H技術(shù)參數(shù)如下：正常質(zhì)量流量10441kg/h；軸功率：229kW；原動機功率：300kW；出口溫度：81.6℃；入口溫度：28出口壓力：2.1MPa；入口壓力：1.6MPa；工作轉(zhuǎn)速：18831r/min；一階臨界轉(zhuǎn)速：8912r/min；二階臨界轉(zhuǎn)速：40383r/min。機組監(jiān)控系統(tǒng)采用三重化控制系統(tǒng)〔軟件版本為：TriStation1131.4.1〕作現(xiàn)場控制系統(tǒng)，用監(jiān)控軟件〔INTOUCH9.5〕作上位監(jiān)控。4.2、循環(huán)氣壓縮機防喘振控制系統(tǒng)功能設(shè)計：防喘振控制閥"快開慢關(guān)〞。要求防喘振控制閥能夠平穩(wěn)調(diào)節(jié)，在異常工況時能夠快速翻開由于不能全范圍做喘振實驗，理論計算不能絕對準確，制作的喘振線采用插補運算所得，所以需要設(shè)置一條防喘振控制線，使兩線之間有一定的平安裕量。喘振控制器設(shè)置為隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其給定值通過盤旋給定控制器計算，實時跟蹤操作裕量；對于偏差的調(diào)節(jié)采用PI調(diào)節(jié)功能；根據(jù)偏差大小的范圍使用不同的PI控制參數(shù)，即要求PI控制有自適應能力。發(fā)生"喘振〞后，無論是否真實，為了防止機組再次到達喘振組態(tài)，設(shè)置累計平安裕量調(diào)整偏置；在確認為虛假喘振后，可以對喘振計數(shù)器，平安裕量調(diào)整偏置復位。在喘振控制器調(diào)節(jié)作用之前的異常工況，設(shè)置喘振超馳控制、過程超馳控制通過選高控制，阻止機組進入喘振區(qū)；當以上控制產(chǎn)生效果前，設(shè)置獨立的跳車控制保護機組。根據(jù)操作需要設(shè)置3種操作方式：自動、半手動〔平安運行〕和全手動控制。在機組停頓狀態(tài)時調(diào)試的需要設(shè)置實驗方式。4.3、控制方案說明：、通常采用孔板、阿牛巴等測量元件測量差壓的方式測量壓縮機輸出流量。對于輸出的氣體體積流量，由于不同工況時溫度壓力不同，需要根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，進展溫度壓力補償，計算出標準狀態(tài)下的體積流量，以滿足防喘振控制的需要。、根據(jù)機組喘振實驗所得喘振點參數(shù)或根據(jù)機組生產(chǎn)廠方提供的喘振點〔一般不大于5點〕參數(shù)，采用插補運算的方法，制作"壓比〔y軸〕—出口流量〔*軸〕〞喘振線。當實際操作的工作點〔實際操作壓比，實際操作流量〕在喘振線的右邊時，機組處于平安工作區(qū)；當實際操作的工作點因壓比、流量或出口溫度的變化導致向喘振線方向移動，接近喘振線時，機組處于臨界喘振狀態(tài)；繼續(xù)朝喘振線的左邊移動時，機組進入喘振區(qū)。、為了控制機組工作點在所以防喘振系統(tǒng)需要設(shè)置一條實際防喘振控制線〔見圖4.1〕，與喘振線之間留有平安控制裕量，包括以下兩項：可以預置的裕量偏差常量、喘振點的比率值?？梢员磉_為下式：rSAFETY_OP=ConstantMargin+ProportionalMargin×rSULIN/100其中：rSULIN為喘振線上的各喘振點；計算由功能塊SAFETY_MAR實現(xiàn)。圖4.1防喘振控制線理論圖圖4.2線間關(guān)系圖、機組在正常運行過程中，不宜大幅度調(diào)整喘振閥門的開度，而且防喘振控制線與喘振線之間可以調(diào)節(jié)的空間小，所以系統(tǒng)設(shè)計一條盤旋線〔見圖4.2〕，使之實時跟蹤機組運行工作點，并使實際工作點圍繞盤旋線小范圍〔HoverSetting〕調(diào)節(jié)。在本例中盤旋線與喘振控制線之間的裕量設(shè)置為1800Nm3/h。盤旋給定功能由SP_HOVER功能塊實現(xiàn)：當實際操作裕量大于盤旋點時，為實際操作裕量與盤旋點的差值；當實際操作裕量開場減小時，功能塊的輸出以預設(shè)的速率減??；當實際操作裕量不大于盤旋點時，以累計平安裕量做為功能塊的輸出。其輸出作為喘振控制器的給定值。、喘振控制器〔PID_SRG〕依據(jù)盤旋給定控制器輸出的設(shè)定值與實際操作裕量的偏差進展PI控制運算，得到的結(jié)果經(jīng)防喘振閥門控制源判斷去調(diào)節(jié)防喘振閥的開度，從而改變工況，使實際工作點穩(wěn)定在一個新的平安工況。由于盤旋設(shè)定功能塊〔SP_HOVER〕在實際操作裕量減小到時候，其輸出以設(shè)定點速率減小，對于喘振控制器而言，其給定值是動態(tài)的。、喘振控制器〔PID_SRG〕的PI參數(shù)由適應性調(diào)節(jié)參數(shù)功能塊〔Adptv_Tn1〕提供：當設(shè)定值與實際操作裕量的差值大于設(shè)定范圍〔PK_PT1〕，提供設(shè)定參數(shù)TUN1；當實際操作裕量與設(shè)定值的差值大于設(shè)定范圍〔PK_PT2〕，提供設(shè)定參數(shù)TUN2；當差值在正常范圍內(nèi)或者功能塊被制止時提供設(shè)定參數(shù)NORMAL。自適應的PI控制參數(shù)有利于喘振控制器〔PID_SRG〕調(diào)整控制力度，使機組控制平穩(wěn)。、喘振超馳控制器〔SRG_OVRD〕是一個純比例的控制器，在壓縮機工作點移動到喘振超馳控制線〔喘振線與防喘振控制線之間，平安裕量的7%〕開場動作，逐漸翻開防喘振控制閥。它是在喘振控制器〔PID_SRG〕產(chǎn)生控制效果之前，快速將壓縮機實際工作點拉回平安區(qū)。閥門控制方式選擇功能塊VALVE_SEL05的作用是實現(xiàn)喘振控制系統(tǒng)的3種操作方式，并在自動控制、半手動控制時選擇、跳車曲線功能塊(DUMPSOLENOID_FUNCTION)的作用是當壓縮機實際操作裕量小于累計平安裕量的一個設(shè)定倍數(shù)〔kDUMP,設(shè)置為小數(shù)〕時，產(chǎn)生一個跳車信號，使防喘振電磁閥失電，快速翻開防喘振閥，防止機組進入喘振區(qū)。跳車曲線功能(DUMPSOLENOID_FUNCTION)也是機組防喘振系統(tǒng)的最后保障。4.4、防喘振控制過程簡述〔假設(shè)壓比不變，見圖4.3〕：當壓縮機在實際的工況運行時，如圖4.3中的A點，盤旋設(shè)定點Av,跟蹤A點，喘振控制器輸出為0%，此時防喘振閥已經(jīng)全關(guān)。當壓縮機因為工藝原因，實際工況到達圖4.3中的B′點時，盤旋設(shè)定點從Av點以設(shè)定速率向Bv′點靠近,同時喘振調(diào)節(jié)器輸出信號增加,防喘振閥門逐漸開啟,出口流量增加,將實際運行點拉向A點方向到B′點；直到Bv點移動到B點的左邊，防喘振調(diào)節(jié)器的輸出逐漸下降知道0%，此時防喘振閥已經(jīng)全關(guān)。此時壓縮機到達一個新的運行點B點，盤旋設(shè)定點到達Bv點。當壓縮機工作在A點時，工藝原因?qū)е鹿ぷ鼽c低于實際防喘振控制點,如圖中Bv′點,如果不考慮系統(tǒng)反響作用或者防喘振調(diào)節(jié)起作用前，盤旋設(shè)定點以設(shè)定速率遞減到Bv′點，但不會低于Bv′點。當壓縮機工作在A點，如果實際工況到達了C點，則盤旋設(shè)定點及時跟蹤到Cv點。當壓縮機工作在A點，工藝原因?qū)е逻\行工作點穿越初始防喘振線，到達D點，喘振超馳開場以比例控制方式控制，保證工作點移動到喘振線時，防喘振閥全開。當工作點移動到E點時，只要不是在全手動運行模式，DUMP跳車功能動作，直接驅(qū)動防喘振電磁閥，使防喘振閥門全開，保證機組不進入喘振區(qū)。圖4.3壓縮機防喘振特性4.5、防喘振系統(tǒng)由以下單元構(gòu)成：循環(huán)氣壓縮機C41101出口壓力PI2152；循環(huán)氣壓縮機C41101出口流量FICSA2171；循環(huán)氣壓縮機C41101出口溫度TISA2104；防喘振執(zhí)行單元：防喘振電磁閥FSCV2171、防喘振閥FCV2171；防喘振控制系統(tǒng)：TriStation1131.4.1；上位監(jiān)控系統(tǒng) ：INTOUCH9.5。-.z.5、系統(tǒng)功能組態(tài)：5.1、模擬量輸入信號規(guī)格化及報警處理：出口壓力變送器PI2152、出口流量FICSA2171采用ROSEMOUNT3051壓力變送器；輸出的4～20mA信號經(jīng)過平安柵、TRICON系統(tǒng)的輸入前置卡、進入模擬量輸入卡，此實數(shù)型變量由模擬量輸入卡轉(zhuǎn)換為雙整型數(shù)〔819～4095〕，由主處理器調(diào)用進展規(guī)格化處理，復原為實數(shù)，當輸入量超限時，發(fā)出報錯信號。邏輯組態(tài)如圖5.1〔以PI2152為例〕：圖5.1模擬量輸入信號規(guī)格化處理說明：RAWIN—未經(jīng)處理的模擬輸入量，雙整型；MinRaw—最小輸入量，雙整型，〔即輸入雙整型量下限，由系統(tǒng)設(shè)計成型決定的值〕；Ma*Raw—最大輸入量，雙整型，〔即輸入雙整型量上限，由系統(tǒng)設(shè)計成型決定的值〕；MinReal—最小模擬量，實數(shù)型，〔即工程單位的測量零點〕；Ma*Real—最大模擬量，實數(shù)型，〔即工程單位的測量量程〕；FAILLO、FAILHI—測量報錯條件：低于FAILLO、高于FAILHI時，AI-FailAlm報錯。AI_scale-經(jīng)過規(guī)格化處理后的實數(shù)型變量；ELO—布爾量，設(shè)置輸入超出范圍時，模塊輸出值〔AI_scale〕：當出現(xiàn)報錯條件時，如果ELO設(shè)置為0，則AI_scale為0%；如果ELO設(shè)置為1，則AI_scale為100%。上圖〔圖5.1〕可以用下公式表示：循環(huán)氣壓縮機出口溫度TISA2104采用鉑電阻Pt100測量，采用魏德米勒架裝式溫度變送器轉(zhuǎn)換后直接進入TRICON系統(tǒng)的輸入前置卡、進入模擬量輸入卡。組態(tài)見圖5.2。圖5.2出口溫度TISA2104模擬量輸入組態(tài)工程變量超限報警的組態(tài)以出口流量FICSA2171LL說明：圖5.3循環(huán)氣壓縮機出口流量FICSA2171LL報警組態(tài)經(jīng)過規(guī)格化處理的實數(shù)型變量aFICSA2171-PV與上位機通訊來到低低報警設(shè)定值kFICSA2171LL比擬，比擬結(jié)果為布爾量，存貯在內(nèi)存變量mFICSA2171LL。如圖5.3測量值小于給定的低低報警值，此時輸出的mFICSA2171LL值為真。氣體流量溫度壓力補償運算：一樣質(zhì)量流量在不同壓力下的氣體體積流量不同，需要依據(jù)理想氣體狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化成標準狀況下的氣體體積流量。圖5.4所示組態(tài)即表示了如下補償運算公式：其中參數(shù)46852.35是依據(jù)設(shè)計溫度壓力條件由廠方計算出的常量。圖5.4循環(huán)氣壓縮機出口流量溫壓補償組態(tài)5.3、喘振線的制作：由于機組喘振實驗帶有一定的破壞性，機組生產(chǎn)廠方不進展機組的喘振實驗，一般采用作為機組的理論設(shè)計值制作喘振線，比方本例由**鼓風機廠設(shè)計制作的天利高新技術(shù)公司的醇酮循環(huán)氣機組，就是采用的理論值；也有生產(chǎn)廠方現(xiàn)場喘振實驗后得出實際的喘振點，但是為了保護機組一般不愿意多做，如由**鼓風機廠生產(chǎn)的天利高新技術(shù)公司硝酸裝置的四合一機組，就采用現(xiàn)場喘振實驗得出喘振點，但是只做3～4點。圖5.5表述的是對應出口壓力下的對應出口流量點，即喘振曲線喘振線特征點賦值，用于在上位機INTOUCH組態(tài)喘振畫面的"壓力-流量〞坐標上制作喘振曲線，并作為系統(tǒng)防喘振運算。本例中"SEL〞塊有選擇腳"G〞，當G為0時選擇"IN0〞賦值給輸出存儲器；當G為1時,選擇"IN1〞賦值給輸出存儲器。這樣，可以滿足機組在兩種不同工況運行時的需要。由于醇酮循環(huán)氣壓縮機只有一種運行工況，所以在以下圖中設(shè)置所有塊的"IN0〞與"IN1〞相等。圖5.5喘振線特征點賦值根據(jù)圖5.5賦值結(jié)果在上位機INTOUCH上制作的喘振曲線實際抓圖見圖5.6，其中紅色曲線為喘振線；黃色曲線表示累計平安裕量為實際防喘振控制線；黃色線其下還有一條藍色的初始防喘振控制線，表示的是喘振控制線初始狀態(tài)。由于在平安裕量計算的模塊(SAFETY_MAR)的設(shè)置中，比率系數(shù)置為0所以初始防喘振控制線〔藍色曲線〕、實際防喘振控制線〔黃色曲線〕平行于紅色喘振線，綠色圓點表示的是機組實際工作點。當每發(fā)生一次發(fā)生喘振后，在校正功能塊作用下，實際防喘振控制線〔黃色曲線〕右移，初始防喘振控制線〔藍色〕顯露出來。圖5.6循環(huán)氣壓縮機防喘振控制抓圖5.4、實際工況喘振點計算喘振線功能塊"SRG_LINE〞的作用是確定實際壓比對應于帶插補運算的5點喘振線上的實際喘振點，即求出實際壓比下的喘振值〔組態(tài)見圖5.8〕，當流量低于該值時，機組發(fā)生喘振。由于循環(huán)氣壓縮機輸入壓力恒定，故不考慮其影響，只是采用機組出口的絕對壓力。插補運算求最小流量的計算公式如下：〔設(shè)PR_C＜出口壓力PI2152＜PR_D〕C41101SRG_PT=(PI2152－PR_C)/(PR_D－PR_C)×(Hc_D－Hc_C)＋Hc_C喘振線特征點對應關(guān)系如圖5.7，喘振線特征點之間采用插補運算。圖5.7喘振線計算"SUB〞功能塊計算實際出口流量與實際壓比對應的喘振流量之間的差值，即壓縮機操作裕量(C41101r1MARGIN)，該值在上位機INTOUCH畫面"防喘振控制〞的"平安裕量〞下顯示。"ADD〞功能塊計算實際壓比對應的喘振點流量與喘振PID控制器的給定值之和，即當前工況下平安控制流量〔C41101SP_Hov1〕或者說是盤旋點。圖5.8實際工況的操作裕量、最小控制流量計算5.5、平安裕量計算：累計平安裕量〔C41102r1SAFETY-OP〕包括根本喘振偏移量〔C41101e1EBIAS：廠方提供的給定值，本例為240〕、實際工況的比值偏移量〔最小出口流量C41101r1SRG_PT×比值PROP_MAR/100〕以及喘振發(fā)生后的調(diào)整平安裕量偏移值之和。其中，前二者構(gòu)成"給定平安裕量〔見圖5.9〕。圖5.9給定平安裕量組態(tài)當一個喘振事件發(fā)生后，需要及時調(diào)整防喘振的平安裕量。RECAL校準功能模塊實現(xiàn)如下功能：每發(fā)生一次喘振，在操作平安裕量上疊加一個偏差值〔kRCINC〕，以最大限度的平安裕量調(diào)整次數(shù)〔kRCMA*〕為上限；如果判斷非機組實際進入喘振區(qū)發(fā)生的喘振，如對壓縮機出口流量、壓力、溫度等喘振儀表檢修前，未對模擬量輸入強制處理，就可能產(chǎn)生實際沒有發(fā)生的喘振事件，這時需要對操作喘振計數(shù)器、平安裕量復位。組態(tài)見圖5.10。在壓縮機操作裕量(C41101r1MARGIN)小于0時，RECAL模塊判斷發(fā)生喘振，壓縮機在喘振標志fINSUR變?yōu)門RUE(1)，此時喘振計數(shù)器增加計1次。在MARGIN小于0時，總的平安裕量調(diào)整量與喘振計數(shù)器不能被REC_RESET復位清零。喘振計數(shù)器〔SURGE_COUNT〕的值在上位機"喘振次數(shù)〞中顯示。圖5.10喘振事件發(fā)生后的調(diào)整操作裕量及喘振計數(shù)組態(tài)平安裕量計算功能塊〔SAFETY_MAR〕的各引腳說明：IO類型數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型引腳功能INMARGIN實數(shù)型當前平安裕量INREC_ENB布爾型復位調(diào)整允許INkRCINC實數(shù)型單次調(diào)整偏差量〔本例設(shè)置值為60〕INkRCMA*實數(shù)型最大調(diào)整次數(shù)OUTfINSUR布爾型壓縮機在喘振標志IN/OUTRECAL_AMT實數(shù)型總的平安裕量調(diào)整量IN/OUTREC_RESET布爾量RECAL功能塊復位IN/OUTSURGE_COUNT實數(shù)型喘振計數(shù)器IN/OUTRECAL_COUNT實數(shù)型喘振計數(shù)器復位INrDT:GetDelta實數(shù)型脈沖信號發(fā)生器，提供秒級掃描周期。5.6、盤旋設(shè)定值計算：盤旋設(shè)定點〔SP_HOVER〕功能塊的功能：盤旋設(shè)定點強制喘振PID跟蹤壓縮機實際操作裕量。由于流量增加或者壓比改變當操作點移動離開控制線時，盤旋設(shè)定點立即跟隨；移動到喘振曲線的右邊是暫時的盤，旋增量決定了退回喘振線方向。當允許配置壓縮機工作點能夠趨向喘振線，允許盤旋設(shè)定功能〔SP_HOVER〕的輸出以設(shè)定速率跟蹤操作點。盤旋裕量〔kHOVER〕：指盤旋設(shè)定點跟蹤操作裕量的一段距離，可以看作它疊加在累積平安裕量上。盤旋增量(kHOV_INC)：是盤旋線設(shè)定點能夠移向喘振線的速率。這個設(shè)定是基于*臺壓縮機允許工作點趨向喘振線。如圖5.11所示：當SP_HOVER功能塊的MARGIN即壓縮機操作裕量(C41101r1MARGIN)經(jīng)過除法運算后，如果大于盤旋裕量〔kHOVER〕，則其輸出101riSRG_SP_T等于兩者差值，經(jīng)乘法運算后作為PID_SRG的設(shè)定值；如果MARGIN值小于盤旋裕量〔kHOVER〕值時，則選擇累計平安裕量〔C41102r1SAFETY-OP〕作為PID_SRG的設(shè)定值。壓縮機操作裕量(C41101r1MARGIN)因為流量增加或者壓比改變，導致裕量增加時，機組運行狀態(tài)趨向平安狀態(tài)，SP_HOVER功能塊的輸出立即跟蹤實際壓縮機操作裕量；當操作裕量減小時，SP_HOVER功能塊的輸出以盤旋增量(kHOV_INC)給定的速率跟蹤實際壓縮機操作裕量。圖5.11盤旋設(shè)定功能組態(tài)5.7、喘振PID控制器:喘振PID控制功能塊〔PID_SRG〕提供喘振PID控制功能，組態(tài)見圖5.12。喘振PID控制器的設(shè)定值〔SP〕來自盤旋控制器的輸出，測量值〔PV〕是實際操作裕量；控制器配置為反作用，控制參數(shù)包括：比例增益、積分。例如：一個設(shè)置為2，測量值有1%的增量變化時，輸出減量將到2%。積分作用的單位為reapeat/minute。如果積分常數(shù)增加，積分響應速度更快。比例增益常數(shù)不影響積分作用。以下公式表示了喘振PID控制器的比例、積分作用：Output=GAIN×(SP－PV)＋Reset/60×(SP－PV)×ScanT〔Sec〕圖5.12喘振PID控制器組態(tài)5.8、適應性調(diào)節(jié)參數(shù)：喘振控制器適應性調(diào)節(jié)參數(shù)功能塊〔ADPTV_TN1:ADAPTIVETUNING_FUNCTION〕:ADPTV_TN1模塊的功能：基于PID控制器提供3種不同的控制參數(shù)。對于ADPTV_TN1的3種輸出調(diào)節(jié)參數(shù)之間切換是界躍的，沒有斜率過渡?？刂茀?shù)選擇方案如圖5.13：當測量值小于BK_PT1時，輸出值為TUNE_1；當測量值介于BK_PT1與BK_PT2之間，輸出值為Normal；當測量值大于BK_PT2時，輸出值為TUNE_2；如果允許關(guān)閉"適應性調(diào)整參數(shù)功能〞，則輸出為Normal。圖5.13控制參數(shù)選擇方案以組態(tài)圖〔圖5.14〕的積分參數(shù)選擇組態(tài)為例：ADPTV_TN1模塊的測量值為操作裕量(C41101r1MARGIN)與設(shè)定值為喘振控制器的設(shè)定值SP〔C41101r1SRG_SP〕的差值大于BK_PT2，其選擇輸出的積分常數(shù)為5。圖5.14適應性控制參數(shù)選擇5.9、喘振超馳：喘振超馳功能塊SRG_OVRD〔SURGEOVERRIDE_FUNCTION〕的功能：壓縮機喘振在PID控制產(chǎn)生效果前，將保護壓縮機離開喘振工況。它是一個純比例功能，強制喘振閥翻開，不受通常的比例積分控制器作用的約束。當實際操作點到達控制線左邊即與喘振線之間指定一個裕量〔即平安裕量的7%〕，喘振超馳功能開場翻開喘振閥，就象操作點延伸到了喘振線一樣。喘振超馳功能保護壓縮機，即使喘振PID控制器已經(jīng)慢慢調(diào)好。如果一個平安裕量小于2%，而且喘振線已經(jīng)調(diào)整〔對此功能而言〕到維持2%的裕量，允許測試喘振線平安壓縮邊界并維持喘振超越保護。如果裕量從7%減少到0%，喘振超越輸出從0%翻開到kSO_MA*指定的開度。圖5.15喘振超馳控制原理圖5.16喘振超馳功能組態(tài)SRG_OVRD02功能塊引腳說明：kISO_ENB：喘振超越使能，實數(shù)型；kISO_MA*：喘振超越輸出最大喘振閥開度，實數(shù)型。5.10、平安跳車功能：跳車曲線(DUMPSOLENOID_FUNCTION)功能塊的作用：產(chǎn)生一個跳車信號。 DUMP_SOL功能塊在實際裕量小于跳車曲線，輸出置為"ON〞。跳車線設(shè)置為累計平安裕量的倍數(shù)〔置為小數(shù)〕，其值由kDUMP的值決定，在本例中的初始設(shè)置值為0.2倍。DUMP_SOL功能塊在實際裕量大于累計平安裕量或者DUMP_ENB標志設(shè)置為"OFF〞時，輸出置為"OFF〞。跳車使能標志(DUMP_ENB)標志優(yōu)先與喘振使能標志〔SRG_ENB〕。在全手動控制時，跳車功能塊〔DUMP_SOL〕的輸出被制止。圖5.17跳車曲線功能塊組態(tài)5.11、閥門控制方式選擇：閥門控制方式選擇功能塊VALVE_SEL05〔VALVESELECT_FUNCTIONBLOCK〕的主要作用是：選擇閥位控制信號傳送到閥。組態(tài)見圖5.19。詳細功能說明：閥門控制方式選擇功能塊工作時有三種操作模式：自動，全手動，半手動〔平安運行模式〕。如果"AUTO〞設(shè)定為1時是自動模式，把‘AUTO設(shè)定’為0時是手動模式；如果"FULL_AUTH〞為1時，是全手動操作模式，如果'FULL_AUTH'為0時，是半手動操作模式。當SRG_ENB為0時，喘振控制器不工作，此時輸出到閥〔VLV_DMD〕值是100%，當喘振控制器第一次為1執(zhí)行喘振控制輸出時,啟動預設(shè)的初始化控制斜率參數(shù)會使喘振閥位緩慢變化，直至符合當前壓縮機工況的狀態(tài)。初始化閥位的控制斜率由STRT_RMP〔％/秒〕調(diào)整并且只在自動和半手動下有效。喘振閥的開關(guān)速率是可預設(shè)置的。SLEW_OPEN是最大開閥速率〔％/秒〕，SLEW_CLSD是最大關(guān)閥速率〔％/秒〕。SLEW_DB值是〔盤旋死區(qū)〕，而開關(guān)速率是在預設(shè)的盤旋死區(qū)前產(chǎn)生控制輸出作用，使喘振閥開到任何一個方向的行程值。在全自動模式時，對喘振閥的最終控制輸出〔VLV_DMD〕是在：SRG_PID，SRG_OVRD和PROC_OVRD三者取**時將開關(guān)速率控制輸出。閥位最大開度限制〔MA*_OUT〕是用于限制閥位開度在設(shè)定范圍內(nèi)。過程超越PROC_OVRD可以設(shè)置成任何一個過程超越控制器，或者甚至是從另一個壓縮機的喘振控制器。SRG_PID和PROC_OVRD可以被限制在閥位反響〔VALVE_FB〕的3%以內(nèi)，而MAN_DMD可以設(shè)定為用來跟蹤閥位反響VALVE_FB。在本例中閥位反響〔VALVE_FB〕腳連接的是對喘振閥的最終控制輸出〔VLV_DMD〕。在全手動模式時，輸出到閥〔VLV_DMD)信號是手動開關(guān)閥門信號〔MAN_DMD)，此時閥位最大開度限制〔MA*_OUT〕不起作用。SRG_PID和PROC_OVRD用來跟蹤VALVE_FB，當喘振控制器非工作時，手動開關(guān)閥門信號MAN_DMD被初始化100%的控制輸出。在半手動模式時，對防喘振閥的最終控制輸出〔VLV_DMD〕是在：MAN_DMD、SRG_PID、SRG_OVRD和PROC_OVRD四者取最大值，同時將開關(guān)速率限制輸出變化率。閥位最大開度限制〔MA*_OUT〕起作用，MA*_DMD是被限制在閥位開度范圍內(nèi)的。SRG_PID和PROC_OVRD可以被限制在閥位反響〔VALVE_FB〕的3%以內(nèi)。控制源受限標志用來顯示哪個控制源在控制防喘振閥，在自動模式，假設(shè)喘振輸出是0%，只有PID圖標是ON的。假設(shè)變送器故障〔FAIL標志〕顯示為ON，控制器會設(shè)置到全手動模式輸出〔AUTO強制為0，但FULL_AUTH不變〕，MAN_DMD在STRT_RMP斜率下緩變到FAIL_SAFE，如果此時手動值比FAIL_SAFE大則也不會執(zhí)行動作，一樣的，如果控制器已經(jīng)打到全手動，而且變送器故障顯示為ON時也不會執(zhí)行任何動作。在本例中FAIL標志被設(shè)置為常數(shù)"0”，即未考慮現(xiàn)場傳感器具體的選擇控制方案如圖5.18：圖5.18閥門控制優(yōu)先權(quán)-.z.圖5.19閥門控制方式選擇組態(tài)喘振閥控制選擇功能塊〔Valve_Sel05〕的各引腳說明：IO類型數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型引腳功能IN/OUTSRG_PIDREAL承受喘振PID控制器的輸出SRG_OVRDREAL承受喘振超控控制器的輸出PROC_OVRDREAL過程超控MAN_DMDREAL手動給定閥門開度值A(chǔ)U