专利名称：一种风机的防喘振安全控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风机设备的防喘振控制领域，特别涉及了一种风机的防喘振安全
控制装置。
背景技术：
传统的控制方案的控制策略是假设在最大转速下，离心压縮机的喘振点流量为
Qp(已经考虑安全余量)，如果能够使压縮机入口流量总是大于该临界流量Qp，则能保证离 心压縮机不发生喘振。控制方案是当入口流量小于该临界流量Qp时，打开旁路控制阀，使出 口的部分气体返回到入口 ，使入口流量大于Qp为止。这种防喘振控制方法的缺点是只考虑 了风机在运行时的流量参数，对于压力、温度影响风机喘振的参数没有进行处理，当压力、 温度出现异常时不能有效地起到风机的喘振的保护作用。
实用新型内容本实用新型的目的是为了保证风机的压力、温度出现异常时仍然能够正常有效的 实施保护，特提供了 一种风机的防喘振安全控制装置。 本实用新型提供了一种风机的防喘振安全控制装置，其特征在于所述的风机的 防喘振安全控制装置包括系统处理器模块1，系统电源模块2，系统输入输出模块3，负反馈 控制功能模块4，防温度扰动功能模块5，快开慢关功能模块6，多种操作方式选择功能模块 7，防喘振渐变功能模块IO，动态防喘振线模块13，多工况综合处理功能模块14，危险区域 的快速开阀模块15，调节稳定区域功能模块16，开关快速输出模块18 ; 其中系统电源模块2分别通过导体与系统处理器模块1和系统输入输出模块3 连接；系统处理器模块1通过数据线与系统输入输出模块3连接； 负反馈控制功能模块4、防温度扰动功能模块5、快开慢关功能模块6、多种操作方 式选择功能模块7、防喘振渐变功能模块10、动态防喘振线模块13、多工况综合处理功能模 块14、危险区域的快速开阀模块15和调节稳定区域功能模块16分别通过总线与系统处理 器模块1连接； 系统输入输出模块3通过数据线与开关快速输出模块18连接。 所述的风机的防喘振安全控制装置还包括，防积分饱和功能模块8，多控制回路并
存模块9，控制参数监视模块ll，趋近报警功能模块12 ; 其中防积分饱和功能模块8、多控制回路并存模块9、控制参数监视模块11和趋 近报警功能模块12分别通过总线与系统处理器模块1连接。 所述的风机的防喘振安全控制装置还包括，调节输出模块17，入口流量检测模块 19，入口压力检测模块20，出口压力检测模块21，入口温度检测模块22 ; 其中系统输入输出模块3分别通过数据线与调节输出模块17、入口流量检测模 块19、入口压力检测模块20、出口压力检测模块21和入口温度检测模块22连接。 主要功能特点有如下
3[0013] 负反馈控制 防喘振控制系统中建立了防喘振控制线，它在喘振线的右侧。当压縮机工作点在 防喘振控制线右侧时，防喘振控制系统的输出为将防喘振阀完全关闭；当压縮机工作点到 达防喘振控制线时，防喘振控制系统设计为打开防喘振阀。当工作点缓慢向左移动时，防喘 振控制系统将以PID控制方式打开防喘振阀，使工作点保持在ASCS的控制点处。 防温度扰动功能 实际经验告诉我们一台机组在冬季正常工作而在夏季可能就会发生喘振现象。压 縮机的机组性能曲线会随着工艺介质的温度变化而发生变化，特别是对空压机的影响较 大。防喘振控制系统具有温度补偿功能，它可以根据工艺介质温度的变化自动偏移防喘振 曲线，以适应机组的特性。工艺介质温度升高时，防喘振曲线将向右移动；工艺介质温度降 低时，防喘振曲线将向左移动。 快开慢关功能 —般防喘振阀都选用气关式、等百分比特性的，ASCS为了更好的控制防喘振阀特 别设计了快开慢关功能。每台机组在发生喘振时，都希望快速打开防喘振阀门，以防止危险 发生；但在关闭阀门的过程中，也希望能慢慢地关闭，以防止发生喘振震荡，同时也不会引 起过大的工艺波动。ASCS便具有这种快开慢关的功能，在接到喘振信号后，它能够快速、及 时的打开防喘振阀门，在关闭阀门时，控制信号也将慢慢关闭阀门。 多种操作方式的选择 现代生产情况具有多样性，操作方式也必须具有多种模式，这样才能适应实际多 变的的生产要求。防喘振控制系统具有手动、自动、半自动的操作方式可以供用户选择。在 自动方式下，防喘振控制阀完全受防喘振控制系统的输出控制。在手动且试车的方式下， 防喘振控制阀的动作完全受操作员的手动输出控制。但在半自动方式下，操作人员可能会 误操作，防喘振控制系统的半自动功能能完全避免由于误操作造成的后果自动检测操作 人员的输入，若此输入可能引起喘振，则防喘振控制系统便不予执行，保证了机组的安全运 行。 防积分饱和功能 PID控制器的积分饱和是应该避免的，特别是对于要求快速响应的防喘振控制。由
于过程值与设定值之间总存在着偏差，因此在PID控制防喘振阀的过程中，会对偏差不断
的进行积分运算，如果不加以限制就会发生积分饱和现象，这会影响再次打开或关闭阀门
的速度。防喘振控制系统的防积分饱和功能避免了这一现象的产生，它设定了积分值的上
下限，保证了防喘振阀门在边界情况开关的灵敏度。 多控制回路并存 压縮机的控制包括防喘振控制和性能控制等。特别的，两个或两个以上的防喘振 控制会和其他控制同时存在于控制系统中，这些控制回路的作用结果有时是互相矛盾的， 这种矛盾会妨碍防喘振的正常控制。防喘振控制系统控制系统设计有对于控制回路间干扰 的解耦算法，以消除回路间的耦合干扰。 防喘振渐变功能 防喘振控制系统如果检测到快开信号，则将启动防喘振渐变功能，记录喘振情况， 同时自动将防喘振控制线、防喘振控制快开线向右移动。但由于某些特定的原因，使得喘振
4线的变化是临时的、特有的，所以，防喘振控制系统在组态画面上有明确的确认和复位的功 能以确保控制的有效性。操作员可以认可当前的学习结果，也可以取消当前的学习结果。确 认之后，如果发现存在问题也可以复位到前一次的喘振控制参数上。 防喘振控制参数的监视 在防喘振控制系统中对各个参数进行实时的监视，不论监视值大于还是小于正常
的工艺范围，ASCS都将通过某种形式及时的告知操作人员，以便采取进一步的处理，保证机
组的正常运行。ASCS中还增加了对信号的故障分析和处理的功能，特别是变送器的短路和
断路分析、钼热电阻的阻丝断裂等的处理，使机组在仪表故障的情况下，尽可能的保证其安
全和连续运行。 趋近报警功能 机组的工况点有时会因为扰动或其他原因而不稳定。当工况点向防喘振线移动， 并且接近到防喘振线一定范围之内的时候，ASCS系统会立即发出报警信号引起操作人员的 注意，提前采取措施，保证机组的安全运行。 智能识别停机功能 当机组的工况点向防喘振线移动，并在设定的时间范围之内，发生了超过设定次
数的喘振现象，防喘振控制系统系统就认为设备或工艺上存在某些不可克服的因素，会被
迫发出停车指令。 复杂的逻辑联锁控制 防喘振控制系统除了能够很好的完成防喘振控制之外，它的强大的逻辑运算能力 还可以实现很多逻辑联锁控制。核心是最低负荷状态启停车。 高精度的防喘振控制 采用一条直线作为防喘振控制线会使压縮机的安全运行区域减小，而采用多段折
线函数作为防喘振控制线会增加縮机的安全运行区域。机组在直线的模式下为非安全的情
况下而在多段折线函数的模式下就可能为安全状态。这样防喘振控制系统就会避免不必要
的回流或放空，从而节约了能源。 动态的防喘振曲线(点)显示 通过在上位画面上实时显示防喘振控制线和机组的工作点，操作人员可以直观的 监视机组当前的工作状态。为及时的处理机组的异常情况提供了一个可视化的基础。 多工况综合处理 —般地，压縮机都有一个以上的工作状态，这些工作状态有的工作点可能相差甚 远，有的工作压力比较大，这些都使得这些工况不能合并处理。再这种情况下防喘振控制系 统设计了多种工况选择功能。每种工况的防喘振线、控制方式和控制参数都是完全不同的 设置。这使得机组在每种工况下都能最大限额的运行。 危险区域的直接开阀控制 机组的工作点在防喘振控制线附近时防喘振控制系统进行PID控制就可以使工
作点回到安全区，但是当工作点的移动过快PID无法使其回到安全区的时候，进行直接的
开阀到预先设定的开度是非常必要的，并且是在此情况下使机组回到安全区的有效手段，
从而达到最快的最直接的防喘振控制。 调节的稳定区域[0044] 对于一些特殊情况的机组，它的操作点就处于防喘振线附近，工作时极容易不稳
定。因此，设定微少的死区范围可以增加很大的系统稳定性，如果PV-SV的偏差在设定的范
围内，则防喘振控制系统的输出不变化，这样可以避免小的波动造成不断的调整，从而保证
了控制的稳定性。 本实用新型的优点 本实用新型所述的风机的防喘振安全控制装置，通过引入风机的入口温度、入口 压力、出口压力来实现多参数的防喘振安全控制，可以更有效地保护风机的安全平稳运行， 避开喘振区域。考虑了风机在运行时的流量参数，对于压力、温度影响风机喘振的参数进行 处理，当压力、温度出现异常时能有效地起到风机的喘振的保护作用。
以下结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明
图1为风机的防喘振安全控制装置的原理结构示意图。
具体实施方式实施例1 本实施例提供了一种风机的防喘振安全控制装置，其特征在于所述的风机的防 喘振安全控制装置包括系统处理器模块1，系统电源模块2，系统输入输出模块3，负反馈控 制功能模块4，防温度扰动功能模块5，快开慢关功能模块6，多种操作方式选择功能模块7， 防喘振渐变功能模块IO，动态防喘振线模块13，多工况综合处理功能模块14，危险区域的 快速开阀模块15，调节稳定区域功能模块16，开关快速输出模块18 ; 其中系统电源模块2分别通过导体与系统处理器模块1和系统输入输出模块3 连接；系统处理器模块1通过数据线与系统输入输出模块3连接； 负反馈控制功能模块4、防温度扰动功能模块5、快开慢关功能模块6、多种操作方 式选择功能模块7、防喘振渐变功能模块10、动态防喘振线模块13、多工况综合处理功能模 块14、危险区域的快速开阀模块15和调节稳定区域功能模块16分别通过总线与系统处理 器模块1连接； 系统输入输出模块3通过数据线与开关快速输出模块18连接。 所述的风机的防喘振安全控制装置还包括，防积分饱和功能模块8，多控制回路并
存模块9，控制参数监视模块ll，趋近报警功能模块12 ; 其中防积分饱和功能模块8、多控制回路并存模块9、控制参数监视模块11和趋 近报警功能模块12分别通过总线与系统处理器模块1连接。 所述的风机的防喘振安全控制装置还包括，调节输出模块17，入口流量检测模块 19，入口压力检测模块20，出口压力检测模块21，入口温度检测模块22 ; 其中系统输入输出模块3分别通过数据线与调节输出模块17、入口流量检测模 块19、入口压力检测模块20、出口压力检测模块21和入口温度检测模块22连接。 实施例2 本实施例提供了一种风机的防喘振安全控制装置，其特征在于所述的风机的防 喘振安全控制装置包括系统处理器模块1，系统电源模块2，系统输入输出模块3，负反馈控制功能模块4，防温度扰动功能模块5，快开慢关功能模块6，多种操作方式选择功能模块7， 防喘振渐变功能模块IO，动态防喘振线模块13，多工况综合处理功能模块14，危险区域的 快速开阀模块15，调节稳定区域功能模块16，开关快速输出模块18 ; 其中系统电源模块2分别通过导体与系统处理器模块1和系统输入输出模块3 连接；系统处理器模块1通过数据线与系统输入输出模块3连接； 负反馈控制功能模块4、防温度扰动功能模块5、快开慢关功能模块6、多种操作方 式选择功能模块7、防喘振渐变功能模块10、动态防喘振线模块13、多工况综合处理功能模 块14、危险区域的快速开阀模块15和调节稳定区域功能模块16分别通过总线与系统处理 器模块1连接； 系统输入输出模块3通过数据线与开关快速输出模块18连接。 所述的风机的防喘振安全控制装置还包括，防积分饱和功能模块8，多控制回路并
存模块9，控制参数监视模块ll，趋近报警功能模块12 ; 其中防积分饱和功能模块8、多控制回路并存模块9、控制参数监视模块11和趋 近报警功能模块12分别通过总线与系统处理器模块1连接。 实施例3 本实用新型提供了一种风机的防喘振安全控制装置，其特征在于所述的风机的 防喘振安全控制装置包括系统处理器模块1，系统电源模块2，系统输入输出模块3，负反馈 控制功能模块4，防温度扰动功能模块5，快开慢关功能模块6，多种操作方式选择功能模块 7，防喘振渐变功能模块IO，动态防喘振线模块13，多工况综合处理功能模块14，危险区域 的快速开阀模块15，调节稳定区域功能模块16，开关快速输出模块18 ; 其中系统电源模块2分别通过导体与系统处理器模块1和系统输入输出模块3 连接；系统处理器模块1通过数据线与系统输入输出模块3连接； 负反馈控制功能模块4、防温度扰动功能模块5、快开慢关功能模块6、多种操作方 式选择功能模块7、防喘振渐变功能模块10、动态防喘振线模块13、多工况综合处理功能模 块14、危险区域的快速开阀模块15和调节稳定区域功能模块16分别通过总线与系统处理 器模块1连接； 系统输入输出模块3通过数据线与开关快速输出模块18连接。
权利要求一种风机的防喘振安全控制装置，其特征在于所述的风机的防喘振安全控制装置包括系统处理器模块(1)，系统电源模块(2)，系统输入输出模块(3)，负反馈控制功能模块(4)，防温度扰动功能模块(5)，快开慢关功能模块(6)，多种操作方式选择功能模块(7)，防喘振渐变功能模块(10)，动态防喘振线模块(13)，多工况综合处理功能模块(14)，危险区域的快速开阀模块(15)，调节稳定区域功能模块(16)，开关快速输出模块(18)；其中系统电源模块(2)分别通过导体与系统处理器模块(1)和系统输入输出模块(3)连接；系统处理器模块(1)通过数据线与系统输入输出模块(3)连接；负反馈控制功能模块(4)、防温度扰动功能模块(5)、快开慢关功能模块(6)、多种操作方式选择功能模块(7)、防喘振渐变功能模块(10)、动态防喘振线模块(13)、多工况综合处理功能模块(14)、危险区域的快速开阀模块(15)和调节稳定区域功能模块(16)分别通过总线与系统处理器模块(1)连接；系统输入输出模块(3)通过数据线与开关快速输出模块(18)连接。
2. 按照权利要求1所述的风机的防喘振安全控制装置，其特征在于所述的风机的防 喘振安全控制装置还包括，防积分饱和功能模块(8)，多控制回路并存模块(9)，控制参数 监视模块(ll)，趋近报警功能模块(12);其中防积分饱和功能模块(8)、多控制回路并存模块(9)、控制参数监视模块(11)和 趋近报警功能模块(12)分别通过总线与系统处理器模块(1)连接。
3. 按照权利要求1所述的风机的防喘振安全控制装置，其特征在于所述的风机的防喘振安全控制装置还包括，调节输出模块(17)，入口流量检测模块(19)，入口压力检测模 块(20)，出口压力检测模块(21)，入口温度检测模块(22);其中系统输入输出模块(3)分别通过数据线与调节输出模块(17)、入口流量检测模 块(19)、入口压力检测模块(20)、出口压力检测模块(21)和入口温度检测模块(22)连接。
专利摘要一种风机的防喘振安全控制装置，包括系统处理器模块，系统电源模块，系统输入输出模块，负反馈控制功能模块，防温度扰动功能模块，快开慢关功能模块，多种操作方式选择功能模块，防喘振渐变功能模块，动态防喘振线模块，多工况综合处理功能模块，危险区域的快速开阀模块，调节稳定区域功能模块，开关快速输出模块；系统电源模块分别通过导体与系统处理器模块和系统输入输出模块连接；系统处理器模块通过数据线与系统输入输出模块和开关快速输出模块连接；其余模块分别通过总线与系统处理器模块连接。优点通过引入风机的入口温度、入口压力、出口压力来实现多参数的防喘振安全控制，可以更有效地保护风机的安全平稳运行，避开喘振区域。
文档编号F04D27/00GK201486909SQ200920016948
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者关山月, 刘兵, 吴迎新, 白岩 申请人:沈阳中启恒安自动化系统有限公司