压缩机喘振控制装置和系统的制作方法

本实用新型涉及压缩机控制技术领域，尤其是涉及压缩机喘振控制装置和系统。

背景技术：

大型离心压缩机是化工、化肥及石油炼制企业的核心设备，其运行中为了防止发生喘振，同时，为了节省能源，需要对其喘振控制线进行计算，使其接近实际的喘振线。如果计算出来的喘振线偏高，压缩机运行工作点低于喘振线时，高能量的出口气体回流，造成能源的浪费；喘振线偏低，会形成真正的喘振，引起设备的损坏，生产的中断，造成更大的经济损失。

目前，在压缩机喘振控制中的常用做法是手工进行压缩机喘振控制线的计算，由于参数变化，计算出来的曲线需要进行反复修改才能达到控制要求，技术人员的工作量大，效率较低。而且现有喘振控制线的测试方法是在实际运行中来检验其喘振控制线是否合适，增大了压缩机损坏的风险。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供压缩机喘振控制装置和系统，可以控制喘振的发生，提高工作效率，并模拟压缩机运行，从而检验喘振控制的有效性，减小压缩机损坏的风险。

第一方面，本实用新型实施例提供了压缩机喘振控制装置，包括监控器、第一控制器、第二控制器和显示仪表；

所述监控器，与所述第一控制器相连接，用于根据压缩机的设备参数信息计算喘振控制曲线，并监控所述压缩机输出的运行参数；

所述第一控制器，与所述第二控制器相连接，用于接收所述监控器发送的所述喘振控制曲线，并根据所述喘振控制曲线控制所述压缩机的防喘振阀打开或关闭，并向所述第二控制器发送防喘振阀控制量；

所述第二控制器，与所述显示仪表相连接，用于接收所述第一控制器发送的所述防喘振阀控制量，并根据所述防喘振阀控制量输出压缩机的运行参数；

所述显示仪表，与所述第一控制器相连接，用于显示所述第二控制器输出的所述运行参数，并将所述运行参数发送给所述第一控制器，以使所述第一控制器将所述运行参数发送给所述监控器，从而使所述监控器对所述运行参数进行监控。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括按钮，与所述第一控制器相连接，用于使所述第一控制器控制所述防喘振阀打开或关闭。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述按钮包括启动按钮、停止按钮和急停按钮；

当按下所述启动按钮时，所述第一控制器控制所述防喘振阀打开；

当按下所述停止按钮时，所述第一控制器控制所述防喘振阀关闭；

当按下所述急停按钮时，所述第一控制器控制所述防喘振阀完全打开。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括指示灯，与所述第一控制器相连接，用于显示所述第一控制器的工作状态，所述工作状态包括运行状态、停止状态和故障状态。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述显示仪表还用于设定所述压缩机的第一输出量给所述第一控制器，以使所述第一控制器根据所述第一输出量进行防喘振控制。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述显示仪表还用于根据所述第二控制器输出的所述运行参数设置所述压缩机的第二输出量，并将所述第二输出量发送给所述第一控制器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一控制器为第一可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)，所述第二控制器为第二可编程逻辑控制器PLC。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述运行参数包括入口温度、入口压力、入口流量、出口温度、出口压力和出口流量。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述监控器为触摸屏或计算机。

第二方面，本实用新型实施例还提供压缩机喘振控制系统，包括如上所述的压缩机喘振控制装置。

本实用新型提供了压缩机喘振控制装置和系统，包括监控器、第一控制器、第二控制器和显示仪表；监控器与第一控制器相连接，用于根据压缩机的设备参数信息计算喘振控制曲线，并监控压缩机输出的运行参数；第一控制器与第二控制器相连接，用于接收监控器发送的喘振控制曲线，并根据喘振控制曲线控制压缩机的防喘振阀打开或关闭，并向第二控制器发送防喘振阀控制量；第二控制器与显示仪表相连接，用于接收第一控制器发送的防喘振阀控制量，并根据防喘振阀控制量输出压缩机的运行参数；显示仪表与第一控制器相连接，用于显示第二控制器输出的运行参数，并将运行参数发送给第一控制器，以使第一控制器将运行参数发送给监控器进行监控，从而可以控制喘振的发生，提高工作效率，并模拟压缩机运行，从而检验喘振控制的有效性，减小压缩机损坏的风险。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。

图1为本实用新型实施例一提供的压缩机喘振控制装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的按钮的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的指示灯的结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的压缩机喘振控制方法流程图。

图标：

10-监控器；20-第一控制器；30-第二控制器；40-显示仪表；50-按钮；60-指示灯；51-启动按钮；52-停止按钮；53-急停按钮；61-运行指示灯；62-停止指示灯；63-故障指示灯。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，在压缩机喘振控制中的常用做法是手工进行压缩机喘振控制线的计算，由于参数变化，计算出来的曲线需要进行反复修改才能达到控制要求，技术人员的工作量大，效率较低。而且现有喘振控制线的测试方法是在实际运行中来检验其喘振控制线是否合适，增大了压缩机损坏的风险。基于此，本实用新型实施例提供了压缩机喘振控制装置和系统，可以控制喘振的发生，提高工作效率，并模拟压缩机运行，从而检验喘振控制的有效性，减小压缩机损坏的风险。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的压缩机喘振控制装置和系统进行详细介绍，

实施例一：

图1为本实用新型实施例一提供的压缩机喘振控制装置结构示意图。

参照图1，压缩机喘振控制装置包括监控器10、第一控制器20、第二控制器30和显示仪表40；

具体地，监控器10、第一控制器20和第二控制器30都连接到以太网上，以便于对它们进行组态编程。

这里，第一控制器20包括但不限于，具体为第一可编程逻辑控制器PLC，第二控制器30包括但不限于，具体为第二可编程逻辑控制器PLC。

监控器10，与第一控制器20相连接，用于根据压缩机的设备参数信息计算喘振控制曲线，并监控所述压缩机输出的运行参数；

具体地，监控器10包括但不限于，具体为触摸屏或计算机。

这里，在监控器10中设置有多种算法，不同的压缩机的控制对象不同，根据不同的控制对象，选择不同的算法，再根据对应的压缩机的设备参数来计算喘振控制曲线。

第一控制器20，与第二控制器30相连接，用于接收监控器10发送的喘振控制曲线，并根据喘振控制曲线控制压缩机的防喘振阀打开或关闭，并向第二控制器30发送防喘振阀控制量；

具体地，第一控制器将喘振控制曲线中的喘振控制值与对应的的实际运行参数值进行比较，根据比较结果来控制防喘振阀打开或关闭，其中，防喘振阀控制量为防喘振阀的开度。

第二控制器30，与显示仪表40相连接，用于接收第一控制器20发送的防喘振阀控制量，并根据防喘振阀控制量输出压缩机的运行参数；

具体地，第二控制器模拟压缩机运行状态，防喘振阀的开度决定了压缩机的运行参数，第二控制器可以根据防喘振阀的开度，模拟压缩机运行，输出对应的运行参数，其中，运行参数包括入口温度、入口压力、入口流量、出口温度、出口压力和出口流量。

显示仪表40，与第一控制器20相连接，用于显示第二控制器30输出的运行参数，并将运行参数发送给第一控制器20，以使第一控制器20将运行参数发送给监控器10，从而使监控器10对运行参数进行监控。

根据本实用新型的示例性实施例，还包括按钮50，与第一控制器20相连接，用于使第一控制器20控制防喘振阀打开或关闭。

具体地，如图2所示，按钮50包括启动按钮51、停止按钮52和急停按钮53；

当按下启动按钮时，第一控制器20控制防喘振阀打开；

当按下停止按钮时，第一控制器20控制防喘振阀关闭；

当按下急停按钮时，第一控制器20控制防喘振阀完全打开。

根据本实用新型的示例性实施例，还包括指示灯60，与第一控制器20相连接，用于显示第一控制器20的工作状态，工作状态包括运行状态、停止状态和故障状态。

具体地，如图3所示，指示灯60包括运行指示灯61、停止指示灯62和故障指示灯63，分别用于显示第一控制器20运行状态、停止状态和故障状态。

根据本实用新型的示例性实施例，显示仪表40还用于设定压缩机的第一输出量给第一控制器20，以使第一控制器20根据第一输出量进行防喘振控制。

根据本实用新型的示例性实施例，显示仪表40还用于根据第二控制器30输出的运行参数设置压缩机的第二输出量，并将第二输出量发送给第一控制器20。

根据本实用新型的示例性实施例，第一控制器20为第一可编程逻辑控制器PLC，第二控制器30为第二可编程逻辑控制器PLC。

具体地，第一控制器20还可以为DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)、RTU(Remote Terminal Unit，远程终端)、TMR(Triple Module Redundancy，三重化冗余)等，第二控制器30还可以为DCS、RTU、TMR等。

压缩机喘振控制系统，包括如上所述的压缩机喘振控制装置。

本实用新型提供了压缩机喘振控制装置和系统，包括监控器、第一控制器、第二控制器和显示仪表；监控器，与第一控制器相连接，用于根据压缩机的设备参数信息计算喘振控制曲线，并监控压缩机输出的运行参数；第一控制器，与第二控制器相连接，用于接收监控器发送的喘振控制曲线，并根据喘振控制曲线控制压缩机的防喘振阀打开或关闭，并向第二控制器发送防喘振阀控制量；第二控制器，与显示仪表相连接，用于接收第一控制器发送的防喘振阀控制量，并根据防喘振阀控制量输出压缩机的运行参数；显示仪表，与第一控制器相连接，用于显示第二控制器输出的运行参数，并将运行参数发送给第一控制器，以使第一控制器将运行参数发送给监控器进行监控，从而可以控制喘振的发生，提高工作效率，并模拟压缩机运行，从而检验喘振控制的有效性，减小压缩机损坏的风险。

实施例二：

图4为本实用新型实施例二提供的压缩机喘振控制方法流程图。

参照图4，步骤S401，获取压缩机设备参数信息；

具体地，设备参数信息包括压缩机的运行曲线、气体的定压比热与定容比热之比和压缩机的效率，该运行曲线至少为3条，分别为不同电机功率下的运行曲线，根据运行曲线可以得到不同电机功率下的入口压力和出口压力。

步骤S402，根据压缩机设备参数信息得到喘振限制电机功率和运行曲线最小值处的压头；

具体地，将压缩机运行曲线的电机功率作为计算喘振限制电机功率的依据，并根据运行曲线最小值处的入口压力和出口压力计算压头。

步骤S403，根据喘振限制电机功率和压头构建喘振限制线表；

具体地，由于喘振限制电机功率与压头是非线性的关系，因此，根据压缩机的每条运行曲线端点的电机功率和压头，建立出喘振限制线表，并分别放在Y轴和X轴，生成喘振限制线。

步骤S404，采集压缩机的入口压力和出口压力；

步骤S405，根据入口压力和出口压力计算压缩机的实时压头；

具体地，根据下式计算实时压头：

其中，P为压头，P_d为述出口压力，P_s为入口压力，α为指数。

步骤S406，根据实时压头查找喘振限制线表，得到与实时压头对应的喘振限制电机功率，并根据喘振限制电机功率计算与实时压头对应的喘振控制电机功率，从而生成喘振控制曲线；

具体地，根据下式计算喘振控制电机功率：

其中，KW_scl为喘振控制电机功率，α为指数，K为系数，f为非线性函数，P_d为出口压力，P_s为入口压力，B为偏移量。

这里，f为压头与喘振限制电机功率的非线性函数，通过P_d、P_s和α可以计算出压头，已知压头的值，可以通过查找喘振限制线表得到与压头对应的喘振限制电机功率，即得到f的值，根据f的值、K值和B值可以得出KW_scl，即喘振控制电机功率，这里，调整K值和B值，可以调整喘振控制曲线的形状，直到曲线达到平滑为止，从而确定K值和B值。

所述方法还包括：

根据压缩机设备参数信息得到运行曲线的指数；

根据下式计算运行曲线的指数：

其中，α为指数，γ为气体的定压比热与定容比热之比，P_e为压缩机的效率。

步骤S407，将喘振控制电机功率作为防喘振控制PID中的设定值，并将实际测量的电机功率与防喘振控制PID中的设定值进行比较，得到比较结果；

步骤S408，根据比较结果控制压缩机的防喘振阀打开或关闭。

具体地，当比较结果为实际测量的电机功率小于喘振控制电机功率时，PID调节打开防喘振阀；当比较结果为实际测量的电机功率大于喘振控制电机功率时，PID调节关闭防喘振阀。

本实用新型实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。