Pta装置用能量回收控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种能量回收阀的控制方法，具体涉及一种PTA装置用的压缩机外接 的能量回收阀的控制方法。
【背景技术】
[0002] 空压机组是PTA装置的核必设备，它除了承担输送大量空气的任务外，还需承担 装置能量平衡和尾气利用的功能。压缩机运行参数中有压缩机各段间的温度、压力、振动、 密封气量、润滑油压力、汽轮机的转速。
[0003] 如图1所示PTA装置中压缩机的系统原理图，空气经过空气过滤器送入，然后经过 压缩机入口导叶进入，压缩机的入口导叶可调节，不同导叶角度对应不同风量，压力特性曲 线，空气在压缩机中经过四级压缩增压后从压缩机出口向氧化反应流程送风，当压缩机运 行点触到防喘振线后，防喘振控制调节器开始激活，防喘振阀根据防喘振控制调节器输出 控制信号CV确定防喘振阀开度进行放空，放风运行，最终使得压缩机运行点远离防喘振控 制线回到安全区域。
[0004] PTA装置中压缩机生产是W风量、压力为基准，是在定压力1.492MPaA操作状态 下，反应流程取决于风压大小。根据离必式压缩机固有特性，当用户管网阻力增大到某值 时，空压机流量下降很快，当下降到一定程度时，就会出现整个空压机管网的气流周期性的 振荡现象，压力和流量发生脉动，同时发出异常噪声，即发生喘振，整个空压机组受到严重 破坏，因此空压机严禁在喘振区运行。当压缩机出口压力达到一定压力时，并且还没进入反 应流程阶段，此时，是一种能源浪费。
[0005] 能量回收阀是在开车阶段，将具有一定压力的空气，经过能量回收阀和膨胀机入 口导叶使膨胀机做功，待反应流程产生的尾气达到设计压力后，打开膨胀机入口切断阀，此 时能量回收阀会W-定的速率快速关闭。
[0006] 现有能量回收阀控制是根据操作员的经验，手动控制。送样，需要多个操作员协调 控制各种相关阀n，时间长，人员多，且能量回收的效果不好，W致于失去了能量回收的意 义，能源极大地浪费。
【发明内容】
[0007] 本发明目的是提供一种可W建立动态防喘振曲线、实现适应各个温度、压力环境 下的能量回收控制方法，W克服上述缺陷。
[0008] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是；PTA装置用能量回收控制方法，在 压缩机的输出端与膨胀机一级入口导叶之间设置能量回收阀，控制能量回收阀包括W下步 骤：
[000引 1)测量压缩机的入口、出口温度，入口、出口压力W及出口流量；
[0010] 2)将孔板差压转换为入口流量的平方qr2作为防喘振曲线的横坐标；
[0011] 3)根据压缩机出、入口的压力转换为压比Rc作为防喘振曲线的纵坐标；
[0012] 4)根据入口流量的平方qr2、压比Re得到动态防喘振控制曲线；
[0013] 5)根据动态防喘振控制曲线，得到工作点至喘振点的距离d，再根据设定的安全 裕度b计算出DEV值即DEV=d-2Xb;根据DEV值对能量回收阀进行控制。
[0014] 所述动态防喘振控制曲线通过下式得到：
[0015] Ss=qr^(,sll)/qr^(,op)
[0016]其中，qr2(，sll)为喘振点的流量平方，qr2(，op)为正常运行点的流量平方，分别 利用下式得到：
[0017] qr2二（A化，d冲d/Ps2*Ts/Td)/Ps;
[0018] 其中APo,d为喘振点/正常运行点的出口差压，Td为喘振点/正常运行点的出 口温度；Pd为喘振点/正常运行点的压缩机出口压力，Ps为喘振点/正常运行点的压缩机 入口压力，L为喘振点/正常运行点的压缩机入口气体温度。
[0019] 所述根据DEV值对能量回收阀进行控制包括：
[0020] 当DEV值小于零时，控制能量回收阀W设定的速率打开阀口；
[002。 当DEV值等于零时，控制能量回收阀保持当前阀口开度；
[0022] 当DEV值大于零时，控制能量回收阀W设定的速率关闭阀口。
[002引当DEV与2Xb的和超过阔值时，控制能量回收阀、冷空气入口阀在若干砂内关闭。[0024] 在压缩机的输出端通过并联的两个防喘振阀放空；根据DEV值即DEV=d-b对防 喘振阀进行控制，包括：
[002引当DEV值小于零时，控制防喘振调节阀W设定的速率打开阀口直至全开；
[002引当DEV值等于零时，防喘振调节阀保持当前阀口开度；
[0027] 当DEV值大于零时，控制防喘振调节阀W设定的速率关闭阀口直至全关。
[0028] 本发明具有W下有益效果及优点：
[0029]1.本发明建立了动态防喘振控制曲线，实现不同温度、压力环境状态下的防喘振 控制，满足压缩机可靠运行，具有极高的稳定性能。
[0030] 2.本发明的防喘振采用两个调节阀，均带有电磁阀，能够实现快开慢关功能，且防 喘振控制能够平稳，快速调节达到保护压缩机组的作用。
[0031] 3.本发明的防喘振控制扫描周期在20ms(毫砂）内执行，时间短，速度快，能更好 地控制阀口，W保证机组长期稳定地连续运行。
[0032] 4.本发明是压缩机的工作点紧随防喘振线附近，使机组效率发挥最大化，使阀口 通常处于完全关闭状态，保证能源的利用而不流失。
[0033] 5.本发明在防喘振阀的作用下，随着温度、压力环境的不同能极好地发挥能量回 收的作用，快更好地节约能源。
[0034]6.本发明的能量回收阀通过防喘振控制，能够为了更好地发挥能量回收的作用， 节省能源，同时又要保护压缩机组的安全性。
[0035]7.能量回收阀在防喘振调节阀开/闭前进行开/闭，在压缩机出口气体进入反应 流程W前，使带有足够压力的空气进入膨胀机做功，不至于浪费能源，同时又节省了蒸汽用 量。
【附图说明】
[0036] 图I为本发明的系统结构图；
[0037] 图2为本发明的防喘振控制流程图；
[0038] 图3为本发明的防喘振控制曲线图一；
[0039] 图4为本发明的防喘振控制曲线图二；
[0040] 其中，1汽轮机，2减速机，3压缩机，4膨胀机，11能量回收阀，12冷空气入口阀，13 膨胀机入口切断阀，14压缩机入口导叶，15膨胀机一级入口导叶，16膨胀机二级入口导叶， 17第一防喘振调节阀，18第二防喘振调节阀，21空气入口过滤器，110第一联轴器，120第二 联轴器。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0042] 如图1所示，本发明包括汽轮机1、减速机2、压缩机3、膨胀机4和辅机系统，组成 压缩机组；其中，汽轮机1通过第一联轴器110与减速机2连接组成驱动源机组；减速机2 通过第二联轴器120与压缩机3组成汽轮机驱动压缩机组；压缩机3通过第二联轴器120 与膨胀机4组成膨胀机驱动压缩机组；所述汽轮机和膨胀机是通过两个联轴器连接的，两 者共用辅机系统完成装置蒸汽动力平衡。
[0043] 所述辅机系统包括能量回收阀11、冷空气入口阀12、膨胀机入口切断阀13、压缩 机入口导叶14、膨胀机一级入口导叶15、膨胀机二级入口导叶16、第一防喘振调节阀17、第 二防喘振调节阀18、空气入口过滤器21。
[0044] 能量回收阀11的入口连接压缩机3的输出端，能量回收阀11的出口连接通过膨 胀机一级入口导叶15进入膨胀机。所述冷空气入口阀12与能量回收阀并联且出、入口方向 相同。能量回收阀11是在机组启动过程中，当压缩机出口气体压力达到一定值时，通过该 阀进入膨胀机组进行做功，W减少汽轮机做功，从而减少蒸汽进气量；冷空气入口阀12是 膨胀机在启动过程中，通过该阀使冷空气进入膨胀机，防止膨胀机发热，保护膨胀机。
[0045] 尾气入口切断阀13入口连接尾气，尾气入口切断阀13的出口经过膨胀机一级入 口导叶15进入膨胀机4。尾气入口切断阀13是当尾气压力达到一定值时，打开该阀，使尾 气进入膨胀机做功。
[0046] 压缩机入口导叶调节阀14连接到压缩机3的入口，外部空气经过空气入口过滤器 21后，再经过压缩机的入口导叶14进入压缩机3。压缩机入口导叶14是通过改变压缩机 入口导叶的角度来调节压缩机的流量和压力的。空气入口过滤器21是过滤入口空气用的， 防止杂质进入压缩机组。
[0047] 所述膨胀机一级入口导叶15连接到膨胀机4的入口，能量回收阀11、冷空气入口 阀12、尾气入口切断13,通过管路连接到膨胀机一级入口导叶15的输入端。所述膨胀机二 级入口导叶16连接到膨胀机4的二级入口，通过管路连接到膨胀机二级入口导叶16的输 入端。膨胀机一级入口导叶15是通过改变膨胀机一级入口导叶的角度来调节膨胀机的一 段入口压力的；膨胀机二级入口导叶16是通过改变膨胀机二级入口导叶的角度来调节膨 胀机的二段入口压力的。
[0048] 其中，压缩机入口导叶14、膨胀机一级入口导叶15、膨胀机二级入口导叶16均由 中控系统控制实现开闭。能量回收阀11、冷空气入口阀12、第一补气阀9、第二补气阀10、 第一防喘振调节阀17、第二防喘振调节阀18、膨胀机入口切断阀13、速关阀19、主汽口调节 阀20均带有电磁阀，上述阀口能够实现迅速开闭功能。启动蒸汽调节阀8不带电磁阀，只 能调节，不能实现迅速开闭功能。
[0049] 第一防喘振调节阀17和第二防喘振调节阀18为型号参数完全相同的阀口，均连 接压缩机3的输出端，经过防喘振调节阀17进行放空。防喘振调节阀17、18是防止压缩机 喘振用的，根据压缩机性能曲线，当压缩机的工作点进入到防喘振线时，打开阀口，压缩机 出口压力下降，流量增加使压缩机不发生喘振。
[0050] 本发明采用防喘振控制的方法控制能量回收阀。
[0051] 参见图2本发明的压缩机的防喘振控制系统包括；传感器模块，用于测量出口的 温度、压力、差压，及入口的温度、压力；简化流量的平方的转换模块，用于将孔板差压转换 为简化流量的平方；动态防喘振控制模块，用于根据所述入口处的温度、压力、出口处的温 度、压力、流量和压缩机的静态喘振控制曲线，计算动态防喘振控制曲线，然后，根据压比和 转化流量的平方，输入到防喘振调节器进行控制；防喘振调节器用于根据所述防喘振控制 压比和所述传感器模块输入的出、入口压力，温度，差压，输出防喘振控制信号；执行机构， 用于根据所述防喘振