调节器输出的防喘振控制信号调节所述压缩机工作的正常运行点。流 量、压力、温度经处理变为标准流量，供显示用。
[0052] 本发明不同于一般压缩机组的防喘振控制，用横、纵坐标值（流量、压力）显示来 控制防喘振阀的开度，而是引入一个偏差参数DEV的正负值来控制防喘振阀的开度。
[0053] 如图3所示，静态防喘振控制线是不随温度、压力参数变化而变化，喘振线是W流 量为横坐标，W压力为纵坐标，根据特性曲线上喘振点集合构成的一条曲线，按照物理本质 经过温度、压力补偿；用简化流量的平方和简化压头，经过多变压缩指数处理得到动态防喘 振控制曲线，命名为Ss= 1为喘振线，当Ss<l时为安全操作区域，当Ss〉l时为喘振区域。 为了监控画面方便显示，引进了偏差DEV，DEV= 0为喘振线，当DEV〉0时为安全操作区域， 当DEV<0时为喘振区域。
[0054] 基于送个动态防喘振线的防喘振控制方法无疑是一种精确的控制方法。W前由于 种种原因，防喘振控制是W某一流量、压力变化而控制，送种比较粗放的防喘振控制做法， 在如今越来越重视效率、节能越显得不合时宜，我们送种动态防喘振方案弥补了送一缺憾， 控制更精确。
[00巧]根据上述特性，对压缩机的防喘振控制功能设计了阶梯响应CTL控制线，喘振线 化以防喘振控制线S化，安全线（S化)，如图4所示。
[0056] 其中喘振线化L是根据机组性能曲线设定的，防喘振控制线SCL是根据喘振线化L 加上裕度b设定的，阶梯响应CTL控制线是根据喘振线化L加上一定裕度（该系统为0. 15) 设定的，安全线（SOL)是根据喘振线化L减去裕度（该系统为0. 1)设定的。它们均可W根 据温度变化而变化，实现动态防喘振控制。防喘振控制系统保证压缩机组运行工况点处于 安全区域。
[0057] 下面结合具体实施对本发明的防喘振控制方法进一步说明：
[0058] 第1步，测量压缩机的入口温度43。出口温度107。入口压力98. 07KPaA，出口 压力 1. 492MPaA，出 口流量 209000Nm3/h;
[0059] 第2步，防喘振曲线横坐标的计算，即将孔板差压转换为入口简化流量的平方qr2。
[0061] 其中，
，R。为通用气体常数，R为特定气体常数，MW为气体分子量，Pg为 入口压力，Ap。.S为通过测量元件的差压，L为压缩机入口气体温度，Zg为压缩机入口气体 的压缩因子；Z和T分别等于Zs和Ts;
[0062]qr2 二（A化，d冲d/Ps2*Ts/Td)/Ps; (2)
[0063] 其中A化，d为出口差压，无论流量计安装在入口还是出口，最终参与防喘振控制 的要转换为入口差压，再转换为简化流量的平方。Td为出口温度。
[0064] 第3步，根据压缩机出、入□的压力转换为压比Rc。
[0065]Re=Pd/Ps(3)
[0066] 其中，Pd为压缩机出口压力，Ps为压缩机入口压力。
[0067] 第4步，根据出、入口处的温度压力，通用、特定气体常数，气体分子量入口气体的 压缩因子，测量元件的差压，计算动态防喘振控制曲线；
[0068] Ss = qr2(, sll)/qr2(, op) (4)
[0069]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，均通 过公式（2)得到，公式（2)中各参数也分别为喘振点和正常运行点的参数。
[0070] 第5步，根据防喘振控制曲线，引进工作点至喘振点的距离d，再根据安全裕度计 算出一个值值EV)，当送个值小于零、或大于零时，输出防喘振控制信号；
[0071]d=I-Ss
[0072]DEV=d-b
[0073] 其中，b为安全裕度，根据机组性能设定，一般为0. 2-0. 3,该点所对应流量的百 分数是：（（l/qrt(l-b))-l)*100。
[0074] 膨胀机入口切断阀13关闭时，控制防喘振调节阀17、18不仅起到保护压缩机组的 作用，同时，还使能源回收利用，节省蒸汽用量。
[007引当DEV值小于零时，控制防喘振调节阀17、18进行PID调节，打开阀口直至100% 全开（本实施例采用比例P= 1，积分I= 4进行PID调节，并且PID控制的输出使阀口的 动作随着P、I的增大而加快）。
[007引当DEV值等于零时，防喘振调节阀17、18保持当前开度；
[0077]当DEV值大于零时，控制防喘振调节阀17、18同时W设定的速率（本实施例采用 约2%/s)关闭阀口直至全关；
[007引如图3所示，表一为喘振点的特性曲线的相关参数，计算如下：
[0079]表一
[0081] 如图4所示，工作点到达喘振线（SLL)或者在喘振线的左侧，就代表机组发生了喘 振，此时的偏差值DEV小于零。工作点在防喘振线（SCL)左侧、喘振线右侧的时候处于调节 保护状态，PID将打开防喘振阀来保护压缩机组，如果工作点仍然继续深入靠左，就会触发 RT响应（阶跃响应），RT响应期间会导致阀口每隔一段时间（可修改）就会打开一定角度 (角度大小可修改），如果RT响应都不能阻止工作点继续靠近安全线（S化)，就会触发SO响 应（安全响应），SO响应直接使防喘振阀口开到100%，也就是全开。
[0082] 防喘振调节阀根据动态防喘振控制曲线中工作点与防喘振线的偏差作为参考值 进行PID控制；
[008引能量回收阀11在防喘振调节阀17、18开/闭前进行开/闭，具体为；DEV=d-2Xb，d为动态防喘振控制曲线中工作点至喘振点的距离，b为设定的安全裕度；
[0084] 当DEV值小于零时，控制能量回收阀11进行PID调节，打开阀口直至100%全开 (本实施例采用比例P= 1，积分I= 4进行PID调节，并且PID控制的输出使阀口的动作 随着P、I的增大而加快）。
[00财当DEV值等于零时，控制能量回收阀11保持当前阀口开度；
[0086] 当DEV值大于零时，控制能量回收阀11W设定的速率（本实施例采用约2%/s) 关闭阀口阀口直至全关；
[0087] 能量回收阀11根据动态防喘振控制曲线中工作点与防喘振线裕度的2倍的偏差 作为参考值进行PID控制；
[0088] 第6步，根据防喘振控制信号控制执行机构（防喘振阀的开度）放空，使压缩机工 作在正常运行点中。
[0089] 所述压缩机入口导叶14根据压缩机出口压力对阀开关角度进行PID控制。
[0090] 为了避免经能量回收阀进入膨胀机4入口的压缩机出口气体，与经反应流程进入 膨胀机4入口的尾气长时间内混合，当膨胀机入口切断阀13打开W后，控制能量回收阀11、 冷空气入口阀12在若干砂内关闭。
【主权项】
1.PTA装置用能量回收控制方法，其特征在于：在压缩机（3)的输出端与膨胀机一级入 口导叶（15)之间设置能量回收阀（11)，控制能量回收阀（11)包括以下步骤： 1) 测量压缩机的入口、出口温度，入口、出口压力以及出口流量； 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； 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； 4) 根据入口流量的平方qr2、压比Rc得到动态防喘振控制曲线； 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。2. 根据权利要求1所述的PTA装置用能量回收控制方法，其特征在于所述动态防喘振 控制曲线通过下式得到： Ss=qr2(,sll)/qr2(,op) 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： qr2 = (ΔPo,d^Pd/Ps^Ts/Td)/Ps； 其中ΛPo,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，Ts为喘振点/正常运行点的压缩机入口气体温度。3. 根据权利要求1所述的PTA装置用能量回收控制方法，其特征在于所述根据DEV值 对能量回收阀进行控制包括： 当DEV值小于零时，控制能量回收阀（11)以设定的速率打开阀门； 当DEV值等于零时，控制能量回收阀（11)保持当前阀门开度； 当DEV值大于零时，控制能量回收阀（11)以设定的速率关闭阀门。4. 根据权利要求1所述的PTA装置用能量回收控制方法，其特征在于当DEV与2Xb的 和超过阈值时，控制能量回收阀（11)、冷空气入口阀（12)在若干秒内关闭。5. 根据权利要求1所述的PTA装置用能量回收控制方法，其特征在于：在压缩机（3)的 输出端通过并联的两个防喘振阀（17、18)放空；根据DEV值即DEV=d-b对防喘振阀（17、 18)进行控制，包括： 当DEV值小于零时，控制防喘振调节阀（17、18)以设定的速率打开阀门直至全开； 当DEV值等于零时，防喘振调节阀（17、18)保持当前阀门开度； 当DEV值大于零时，控制防喘振调节阀（17、18)以设定的速率关闭阀门直至全关。
【专利摘要】本发明涉及PTA装置用能量回收控制方法，其特征在于包括以下步骤：测量压缩机的入口、出口温度，入口、出口压力以及出口流量；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；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；根据入口流量的平方qr2、压比Rc得到动态防喘振控制曲线；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-2b；根据DEV值对能量回收阀进行控制。本发明将防喘振控制方法来控制能量回收阀，满足压缩机可靠运行，具有极高的稳定性能。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，使阀门通常处于完全关闭状态，保证能源的利用而不流失。
【IPC分类】F04D27/00, F04D29/66, F01D15/00
【公开号】CN105370629
【申请号】CN201410424801
【发明人】宋颖梅, 张宇, 田盛, 李晨
【申请人】沈阳鼓风机集团自动控制系统工程有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年8月26日