杜俊鵬 孫文文 馬躍華（鶴壁煤電股份有限公司化工分公司 儀表公司，河南 鶴壁 458000）

一套健全有效的保護(hù)與檢測(cè)系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)組中存在的問題，并進(jìn)行有針對(duì)性的解決，必要的時(shí)候，還可以下達(dá)緊急停車命令，以保護(hù)設(shè)備，避免事故進(jìn)一步惡化。大體上講，壓縮機(jī)組的控制系統(tǒng)需要對(duì)防喘振、透平調(diào)速、透平振動(dòng)位移保護(hù)等進(jìn)行控制。ITCC是一種綜合性的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)以上控制，而且相比于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)組態(tài)更靈活、功能更強(qiáng)大、操作更容易、可靠性也更高。

1 壓縮機(jī)防喘振控制概述

在離心式壓縮機(jī)運(yùn)用過程中，喘振是其固有特性。在壓縮機(jī)負(fù)荷下降到一定程度時(shí)，排送出氣體的量會(huì)有很大程度上的震蕩，無論是氣體流量，還是排氣壓力，都會(huì)呈現(xiàn)出一種周期性變化，其特點(diǎn)為幅度大、頻率低，隨之而來的是壓縮機(jī)機(jī)身的振動(dòng)，這就是所謂的喘振。

想要防止壓縮機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象，就先要了解壓縮機(jī)的特性曲線，任何一個(gè)轉(zhuǎn)速下，壓縮比值都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)至高點(diǎn)，將所有轉(zhuǎn)速下的至高點(diǎn)連成一線，便得到了喘振線[1]。喘振線左側(cè)喘振不穩(wěn)定，而右側(cè)是安全運(yùn)行區(qū)。

喘振線右側(cè)存在一定的裕量，可以沿其再做條拋物線，這條拋物線便是是防喘振控制線，將壓縮機(jī)的工作點(diǎn)控制在防喘振控制線以右，便可以防止喘振產(chǎn)生。

每臺(tái)壓縮機(jī)的特性曲線都不相同，除了壓縮比值與轉(zhuǎn)速兩方面的影響，被壓縮氣體的吸入壓力、溫度、分子量等也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。另外，管網(wǎng)特性也與喘振呈正相關(guān)，所以，需要針對(duì)每一條壓縮機(jī)的具體情況制定有針對(duì)性的防喘振方案，從而有效控制喘振現(xiàn)象的發(fā)生。

2 CO2壓縮機(jī)中的ITCC防喘振控制

2.1 CO2壓縮機(jī)防喘振設(shè)置

2.1.1 分布式控制系統(tǒng)的流量控制

在CO2壓縮機(jī)一、二、三段與第四段出口設(shè)置防喘振控制流量測(cè)量系統(tǒng)，并將其分別送入分布式控制系統(tǒng)與ITCC系統(tǒng)中，在分布式流量控制系統(tǒng)內(nèi)部，需要裝置防喘振控制器，通過比例—積分—微分計(jì)算法進(jìn)行運(yùn)算以后，向該系統(tǒng)中輸入MV值[2]。這樣一來，在分布式控制系統(tǒng)中進(jìn)行操作的人員便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)防喘振控制閥的調(diào)節(jié)，但I(xiàn)TCC選擇開關(guān)是最后決定在分布式控制系統(tǒng)還是ITCC控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的關(guān)鍵。

2.1.2 實(shí)現(xiàn)防喘振控制的方法

測(cè)量流量值的主要裝置是流量變送器，溫度補(bǔ)償與壓力補(bǔ)償?shù)难b置是防喘振控制器，可以將運(yùn)行過程中的流量值按照科學(xué)方法計(jì)算出來，之后比較防喘振控制線，從而判斷防喘振控制閥是否應(yīng)該打開。

2.2 防喘振控制線的確定

通過入口流量的平方比多變壓頭的方法，能夠計(jì)算出壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)，有時(shí)候，由于流量在測(cè)量過程中的準(zhǔn)確性存在誤差，無法驗(yàn)證喘振線，這種情況下，對(duì)喘振點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量是比較好的測(cè)量方法。

將喘振發(fā)生時(shí)流量中的一部分設(shè)置成防喘振控制器的裕量，并將其設(shè)置成為系統(tǒng)控制器中的防喘振控制線，則防喘振控制點(diǎn)的計(jì)算方法可以用以下公式表示：

在不同的轉(zhuǎn)速下，需要計(jì)算出不同的防喘振控制點(diǎn)的值，以門閥與控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)定防喘振控制閥的反應(yīng)時(shí)間，一般為2秒—5秒之間[3]。

3 CO2壓縮機(jī)中的ITCC防喘振操作

3.1 防喘振控制

在壓縮機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，防喘振控制才能由相關(guān)的操作人員投用，主要有手動(dòng)、自動(dòng)以及手動(dòng)后備三種操作方式。其中，手動(dòng)操作方式囊括了防喘振控制中的全部功能，能夠?qū)Ψ来耖y進(jìn)行直接控制；自動(dòng)操作方式需要通過該系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過計(jì)算流量等相關(guān)的過程參數(shù)，完成對(duì)控制防喘振閥的輸出，這種操作方式的控制相對(duì)嚴(yán)格，防喘振閥無法由相關(guān)操作人員自由開啟或關(guān)閉；手動(dòng)后備操作方式適用于喘振控制線與壓縮機(jī)工作點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，這種操作方式的防喘振閥可以由操作人員手工完成，但如果兩者距離較近，防喘振控制系統(tǒng)中的高選擇線就會(huì)起作用，防喘振口也會(huì)被迫全部打開，與手動(dòng)操作和自動(dòng)操作相比，這種操作方式中去防喘振閥的輸出值最高。

3.2 防喘振操作

在運(yùn)行壓縮機(jī)的過程中，可以以實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)多變壓頭進(jìn)行計(jì)算，從而將工況點(diǎn)確定下來，進(jìn)而判斷其與喘振線和與防喘振控制線之間的距離。在喘振線與防喘振控制線之間，還存在一條中間控制線，當(dāng)工況點(diǎn)到達(dá)中間控制線時(shí)，系統(tǒng)便自動(dòng)認(rèn)定出現(xiàn)危險(xiǎn)工況，中間控制線也會(huì)發(fā)出打開防喘振閥的信號(hào)。在系統(tǒng)維持在一個(gè)穩(wěn)定值以后，想要關(guān)小防喘振閥就必須在手動(dòng)復(fù)位以后，這個(gè)過程需要注意擾動(dòng)波動(dòng)的影響。

4 結(jié)語

ITCC系統(tǒng)中的防喘振控制系統(tǒng)與模擬儀表系統(tǒng)相比，能夠運(yùn)用組態(tài)方法對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，也能完成控制回路，更具有容易修改、組件靈活等優(yōu)勢(shì)。而模擬儀表控制想要修改，只能通過自動(dòng)控制設(shè)備的增減、電機(jī)構(gòu)的調(diào)整以及接線的變更等方式實(shí)現(xiàn)。

[1]郭阿靜，胡茜，柏寧娟等.電磁閥在風(fēng)機(jī)防喘振控制系統(tǒng)中的選擇與應(yīng)用[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2013.09（05）：32-34.

[2]王銀鎖，于秀麗，董志富等.ITCC在大型壓縮機(jī)組中的應(yīng)用[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012.02（11）：47-48.

[3]李英俊，袁利劍，袁大輝等.綜合控制系統(tǒng)在壓縮機(jī)防喘振控制中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化，2014.11（16）：5-6.