机组防晃震扼制预设及运行

　　1喘振的发生和危害

　　1.1喘振的发生喘振是压缩机固有特性，发生喘振的原因首先得从对象特性上找，可见压缩机的运行状况在任何时候都可以用一条性能曲线来表示，当流经压缩机的流量下降时，工作点会沿着性能曲线往左移动，*后会遇到一个*小的稳定流量和*大的出口压力这一点。在这点右边的区域内工作压缩机是稳定的，在这点左边低流量范围内，由于气体的可压缩性，产生了一个不稳定状态，当流量逐渐减少到喘振线以下时，一旦压缩比P2/P1下降，使流量进一步减少，由于输出管线中气体压力高于压缩机出口压力，被压缩了的气体很快倒流入压缩机中，待管线中压力下降后，气体流动方向又反过来，周而复始产生喘振。

　　1.2喘振的危害喘

　　振发生时，压缩机出口管道内气流产生的噪音时高时低，进入喘振工作点时，噪音还会剧增，甚至有暴音发生。压缩机出口压力和进口流量发生周期性大幅度脉动，机体产生强烈振动，引起压缩机轴前后串动，使轴弯曲。这种喘振轻者损坏机组段间密封，降低机组效率，使生产产生波动。严重时使设备损坏，生产中断。因此，喘振是影响机组稳定运行的主要因素，防止喘振的发生是机组控制系统的重要部分。

　　2喘振距离和各种控制线的计算

　　要想防止喘振的发生，就要知道压缩机运行时它的喘振点在哪里，才能确定一个合适的喘振控制裕度，要保护机组安全，防止发生喘振，同时又要尽量减少放空避免能量的浪费，我们就必须准确地确定压缩机工作点与它的喘振极限有多远，才能确定一个合适的控制区。

　　2.1喘振距离的计算压缩机在不同的工况下有不同的性能曲线，每条性能曲线都有一个喘振极限点，所有这些点构成了一条喘振极限线（SLL）。压缩机喘振极限线上的流量是压缩机的喘振流量。

　　我们把喘振接近度定义为一个变量（Ss），它近似等于喘振流量值除以它的实际流量值：

　　Ss=Fsl/F实际当Ss=1时，工作点在喘振极限线上。

　　当Ss<1时，它的实际流量是大于喘振流量值，压缩机不会发生喘振。

　　当Ss>1时，它的实际流量是小于喘振流量值，压缩机会发生喘振。

　　它的具体的函数表达式如下：

　　Ss=K.f 1 .f 5（Z）。Ps/ΔPo，c hr=（Rcσ- 1）/σσ=log（Td/Ts）/log（Pd/Ps）式中：ΔPo，cDDD喉部差压，f 1（hr）DDDY轴特性化函数f 3（0）DDDX轴**点坐标f 5（Z）DDD通用特性化函数KDDD喘振极限线系数hrDDD多变压头σDDD多变压头系数PdDDD压缩机出口压力PsDDD压缩机入口压力TdDDD压缩机出口温度TsDDD压缩机入口温度

　　2.2各种控制线的计算

　　2.2.1控制线SCL要防止喘振发生，必须在工作点到达喘振极限线之前开始动作，增加压缩机的流量。这样就要在喘振极限线右边设一个可变的安全余量b（喘振控制度SCM）即在SLL线右边设一条喘振控制线SCL：喘振控制裕度SCM的计算如下：

　　SCM＝- bf 4（Z）＝-（b1+CRso+CRD）f 4（Z）其中：

　　bDDD喘振控制偏置（总的安全距离）b1DDD初始控制偏置CR DDDD微分响应CRsoDDD安全保险响应f 4（Z）DDD控制线特性函数ZDDD控制线自变量

　　如果我们把工作点与喘振控制线SCL的接近度规定为S，所有S=1的点都早SCL线上，则压缩机的偏差DEV（工作点与SCL的距离），可以表示成为：DEV=1- S.

　　当DEV=0时，工作点与喘振极限间的距离等于所要求的安全变量b.

　　当DEV>0时，工作点与喘振极限间的距离大于所要求的安全变量b，这时关闭放空阀。

　　当DEV<0时，工作点与喘振极限间的距离小于所要求的安全变量b，这时就要打开放空阀放空。

　　2.2.2阶跃快开线RTL阶跃快开线RTL规定了一个操作极限，如果工作点越过这个极限，RT响应将快速打开防喘振控制阀。它位于SCL和SLL之间，它与SLL的裕度为RTM，计算公式如下：RTM=（RT- b1- CR D） f 4（Z）RTDDDRTL与SLL之间的距离2.2.3安全保险线

　　SOL：安全保险线SOL规定了一个操作极限，如果工作点越过这个极限，SO响应将增加喘振控制线裕度（总b值）迅速制止喘振。它与喘振极限线的裕度为SOM.计算公式如下：SOM=SOf 4（Z）SODDDSOL与SLL之间的距离

　　2.2.4紧密关阀线

　　TSL紧密关阀线TSL定义*小的SCL的偏差。它与SCL的裕度为STM，计算公式如下：TSM=- d1 f 4（Z）d1DDDTSL与SCL之间的距离

　　3防喘振控制的控制响应

　　为了使防喘振控制系统精确地制定对扰动大小的响应，避免一个很宽的浪费能耗的安全余量，防喘振系统采用了专利的开环和闭环响应的结合，提供了基于工艺扰动的大小和速度的流量调节。

　　3.1 PI控制响应对于小而慢的扰动，使用PI控制。PI控制响应保持喘振阀关闭，只有当工作点跨过防喘振控制线SCL到左边，才调节防喘振阀，保持工作点在防喘振线上，防止工作点进一步向喘振移动。比例D积分响应为：

　　CR PI =（100/PB）（1+kr/60Δt）e其中：PBDDD比例度krDDD复位速率ΔtDDD扫描时间eDDD工作点与S CL之间的偏差（DEV）

　　3.2微分响应对

　　快速扰动，防喘振控制系统产生微分响应。在一定流量下，工作点正趋近喘振极限，当速度提高时，微分响应将喘振控制线向右移，使防喘振阀较早打开，而不是等到有喘振风险时，阀才动作。这种附加的安全裕量，会维持到工作点开始移动远离喘振极限。在确保不会使综合的控制响应不稳定时，微分响应才减弱这样对于一般的扰动就可以保持工艺过程稳定，防止喘振的发生，积分响应为：

　　CR D =b 3 T d0（dSs/dt- r 3）式中：b 3DDD*大的微分响应dSs/dtDDDSs的微分T d0DDD微分时间常数r 3DDD微分死区

　　3.3 RT响应当PI响应和微分响应不保持在SCL线右边而工

　　作点继续向喘振极限靠近时，RT响应回提供进一步的保护。

　　当工作点跨过阀快开控制先RTL时，这种算法以台阶量打开防喘振阀，直到所有朝喘振的移动被停止。当工作点向后移至RTL线右边。这种响应就慢慢衰减，允许比例积分响应使工作点向后移至SCL.其控制响应为：

　　ΔCR RT =C 1（T d1 dSs/dt- C0dev RT）式中：C 1DDD*大的阶跃响应C 0DDD循环跳闸增益T d1DDD阶跃开阀时间常数dSs/dtDDDSs的微分dev RTDDD阶跃开阀偏差

　　3.4 SO响应

　　当因以外的情况（如组台错误，过程变化严重的波动等）使压缩机工作进入了喘振区，而发生了喘振，则SO响应将重新规定喘振控制裕度的宽度，使喘振控制右移增加喘振控制线喘振极限线之间的距离，将喘振制止在一个周期内。喘振控制裕度的宽度由总b控制，其第二项是安全保险响应：b=b1+CRso+CR D CRso=∑b2，i（i=1n）式中：nDDD累积的喘振次数b 2，iDDD检测到SO响应增加的偏置通过不同的控制响应的结合，既能防止喘振，又减少了工艺生产中不必要的波动，也降低了放空费用。

　　4防喘振系统的其它功能

　　防喘振控制使用3C公司专门的微处理器为基础的硬件平台，以每秒25次的速率计算压缩机工作点的位置并调整其工况以防止趋近喘振。这些计算是基于每秒200次的测量采样周期的。采用保守策略控制方法，当变送器发生故障时（当输入信号小于2.5mA时）采用故障前数据继续防止喘振。采用软手动和硬手动切换，以便在变送器故障时进行快速维修。防喘振阀采用美国Fisher阀，它敏捷的工作方式，保证了它在1- 2秒内完成从全关到全开的动作。防喘振控制器引入ESD联锁信号，以便保证机组的安全性。同时为了保证机组安全，还增加了手动打开防喘振阀开关，以便在防喘振控制器故障时也能够手动打开放空阀。所有的故障报警传送到报警指示面板。

　　这些功能的实现，保证了防喘振控制系统的安全可靠。

　　5结语

　　该防喘振控制系统采用了美国3C防喘振控制技术，通过精确的计算，采用多种闭环和开环控制结合，配备快速的测量和调节设备，提高了防喘振控制系统的响应速度，使机组可以更经济地运行，工艺过程控制更加精确，减少了机组不必要的停车，使机组运行更可靠，为工艺生产提供了必要的保障，创造了更好的经济效益。