本申请涉及自动化控制技术领域，具体说是涉及到离心式压缩机的喘振控制方法和装置。
背景技术：
喘振是离心式压缩机在运行过程中产生的一种固有特性，是管道中介质的周期性振荡。离心式压缩机在不稳定区运行时，产生流量、全压和电流的大幅度波动，气流发生往复流动，导致风机及管道出现强烈的振动，噪声显著增高，从而产生喘振。喘振对于离心式压缩机有很严重的危害，容易破坏机器内部介质的流动规律性，加速轴承和密封的损坏，甚至对叶轮和转子产生破坏，影响机器的寿命。因此需要离心式压缩机喘振控制方法对离心式压缩机的喘振进行控制，通过监测和控制喘振，降低风险。
传统的离心式压缩机喘振控制方法采用的是单一喘振线控制如图2所示：喘振线显示在性能曲线图坐标轴上，通过数据采集单元获得前端实时的运营数据，将显示在监测界面上的各个工况点连接成一条工况线，通过工况线与喘振线的位置比较，判断当前离心式压缩机的工作情况。
传统的离心式压缩机喘振控制方法判断步骤如下：当工况线入口流量过程值大于喘振线入口流量定值时，判定为安全；当工况线入口流量过程值大于或等于喘振线入口流量定值，判定此时离心式压缩机存在喘振风险，需要将压缩机的放空阀全部打开，并卸载放空阀。因此重新进行加载时还需要调整工况来防止喘振的发生，造成了人力的浪费、电力的消耗。根据上述传统的喘振控制方法，容易产生误判情况，进而频繁地将放空阀全部打开，造成人力物力的浪费，并影响到后续的生产过程。综合上述原因需要改进传统的喘振控制方法，减少误判情况和降低放空阀全部放空的频率，提高生产效率。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种离心式压缩机喘振控制方法和装置，已解决现有技术容易产生误判从而频繁地将放空阀全部打开，由此造成人力物力的浪费，影响到后续的生产过程的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
一种离心式压缩机喘振控制方法，其特征在于，所述方法包括：数据采集单元获取离心式压缩机的监测数据；根据所述监测数据，确定工况点测量值(qi，hi)，其中qi为况点的入口流量值，hi为工况点的压头值，i＝1，2…n；根据喘振判断标准确定与所述工况点测量值(qi，hi)对应的控制指令；根据所述控制指令控制离心式压缩机或放空阀。
优选地，所述喘振判断标准确定与所述工况点测量值(qi，hi)对应的控制指令，之前还包括：获取离心式压缩机喘振发生数据；使用喘振曲线函数(q，h)在坐标系中生成喘振
发生数据对应的喘振线，其中，所述坐标系的横轴q为入口流量，纵轴h为压头值；计算出一组喘振线数组(qk，hk)；根据上述喘振线数组(qk，hk)，qa＝qk×105％，ha＝hk，得到安全线数组(qa，ha)；根据上述喘振线数组(qk，hk)，qs＝qk×110％，hs＝hk得到控制线数组(qs，hs)。
优选地，所述根据喘振判断标准确定与所述所述工况点测量值(qi，hi)对应的控制指令包括：
当pv＞sp时，生成用于指示离心式压缩机继续工作的控制指令，pv是指工况点入口量过程值，pv＝qi，sp是指当hi＝hs时控制线数组入口流量定值；
当ap＜pv≤sp时，生成准备启动运行放空阀的控制指令，ap是指当hi＝ha时安全线数组入口流量定值；
当kp＜pv≤ap时，将pv代入防误判标准判断生成对应的控制指令，kp是指当hi＝hk时喘振线数组入口流量定值；
当pv≤kp，生成放空阀开度75％的控制指令。
优选地，所述防误判标准，先确定当前工况点的前一个工况点是否pv＞ap，如果前一个工况点pv＞ap，则记录当前工况点pv＝ap次数j，判断是否j≥f：
当j＜f时，生成放空阀开度10％的控制指令；
当j≥f，j-f＜5时，qs＝qs×101％，hs＝hs，生成新的控制线数组(qs，hs)；
当j≥f，j-f≥5时，生成连锁停车的控制指令和报警的控制指令。
优选地，所述喘振判断标准确定与所述工况点测量值(qi，hi)对应的控制指令后还包括：所述控制指令中包括放空阀开度值时，将放空阀开度值代入阀门步进逻辑；通过数据采集单元采集当前离心式压缩机的冷箱和增压机工作数据，取得放空阀最小保护开度值；通过监测系统自动给定一个压力调节器输出值；确定喘振判断标准控制指令中放空阀开度值、压力调节器输出值和放空阀最小保护开度值；比较所述三个数值，取最大值作为放空阀开度控制值生成控制指令；当所述放空阀开度输出值不在高低限幅5％到95％这一区间时，生成离心式压缩机连锁停车的控制指令，并发出故障报警的控制指令。
优选地，所述喘振判断标准处理数据过程中还包括：使用控制线设定值sp和工况点入口流量值pv，计算出控制偏差变量sp_pv；由所述控制偏差变量sp_pv值减去100得到安全工作显示值dev。
一种离心式压缩机的喘振控制装置，所述装置包括：
数据采集单元，用于获取离心式压缩机的监测数据；
数据处理单元，用于处理监测数据，生成工况点测量值(qi，hi)，其中qi为工况点的入口流量值，hi为工况点的压头值，i＝1，2…n；
喘振判断单元，用于将工况点测量值(qi，hi)代入喘振判断标准中进行数据处理，产生控制指令；
喘振控制单元，用于获得喘振判断单元传输的控制指令，根据控制指令控制离心式压缩机或放空阀。
优选地，所述喘振判断单元包括：
入口流量判定单元，用于判断所述工况点入口流量过程值pv与sp、ap、kp的大小，输出控制指令，工况点入口流量过程值pv＝qi，当工况点h轴压头数值hi＝hk＝ha＝hs时，获得控制线数组入口流量定值sp等于qs、安全线数组入口流量定值ap等于qa、喘振线数组入口流量定值kp等于qk，对pv与sp、ap、kp的大小进行判断，确定离心式压缩机工作情况，根据不同的工作情况，输出不同的控制指令；
安全工作显示值判断单元，用于通过pv与sp计算出安全工作显示值dev，并判断dev正负值，确定离心式压缩机是否处于安全状态；
阀门开度输出单元，用于控制指令含有放空阀开度值时，通过步进逻辑确定放空阀最小保护开度值，比较喘振判断标准输出控制指令中放空阀开度值、压力调节器输出值和放空阀最小保护开度值三个数值，取最大值作为放空阀开度控制值输出控制放空阀；
数据寄存单元，用于获取喘振判断标准判断工作情况，当喘振判断标准为喘振时，存储离心式压缩机发生喘振时工况点测量值(qi，hi)。
优选地，所述的入口流量判断单元包括：
第一入口流量判断单元，用于将入口流量过程值pv与控制线数值组入口流量定值sp比较；
第二入口流量判断单元，用于将入口流量过程值pv与安全线数值组入口流量定值ap比较；
第三入口流量判断单元，用于将入口流量过程值pv与喘振线数值组入口流量定值kp比较。
优选地，所述的第二入口流量判断单元包括：
第二入口流量判断子单元，用于比较pv与ap值，当ap＜pv时，传输指令打开放空阀；
防误判第一子单元，用于比较pv与ap值，在ap≥pv情况下，当j＜t时，给定放空阀开度10％的控制指令，同时记录次数j；
防误判第二子单元，用于比较pv与ap值，在ap≥pv情况下，当j≥t，t-j＜5时，将qs＝qs×101％，hs＝hs，生成新的控制线数组(qs，hs)；
防误判第三子单元，用于比较pv与ap值，在ap≥pv情况下，当j≥t，t-j≥5时，发出连锁停车的控制指令和报警的控制指令。
可见，本实施例提供的数据显示方法通过获取每个测点的量程确定的公共量程，将每个测点的实际采集值转变为数据显示值，实现多个测点的共面显示，进一步实现数据显示值清晰、准确的显示效果，显著提高显示终端的测点数据展示效果。
由以上技术方案可见，本发明实施例公开了一种离心式压缩机喘振控制方法和装置，通过数据采集单元获取离心式压缩机的监测数据；根据所述监测数据，确定工况点测量值(qi，hi)，其中qi为况点的入口流量值，hi为工况点的压头值，i＝1，2…n；根据喘振判断标准确定与所述工况点测量值(qi，hi)对应的控制指令；根据所述控制指令控制离心式压缩机或放空阀。可见，本实施例提供的通过获取工况点测量值(qi，hi)，将每个工况点测量值(qi，hi)代入喘振判断标准，根据工况点入口流量值pv与控制线数组入口流量定值sp进行比较，判断pv＝sp的次数j与固定值f的大小，输出控制指令，可以减少喘振误判的几率，提高离心式压缩机工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，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是本申请提供的离心式压缩机控制显示界面示意图；
图2是现有离心式压缩机喘振控制方法判断界面示意图；
图3是离心式压缩机喘振控制方法流程示意图；
图4是本申请提供的离心式压缩机控制方法喘振判断标准示意图；
图5是本申请提供的离心式压缩机喘振判断标准控制线数组判断流程示意图；
图6是本申请提供的离心式压缩机喘振判断标准安全线数组判断流程示意图；
图7是本申请提供的离心式压缩机喘振判断标准喘振线数组判断流程示意图；
图8是本申请提供的离心式压缩机喘振判断标准dev正负判断流程示意图；
图9是本申请提供的离心式压缩机阀门步进逻辑流程示意图；
图10是本申请提供的离心式压缩机喘振控制装置一个实施例的示意图；
图11是本申请提供的离心式压缩机喘振控制装置的喘振判断单示意图；
图12是本申请提供的离心式压缩机喘振控制装置的入口流量判定单元示意图；
图13是本申请提供的离心式压缩机喘振控制装置的第二入口流量判定单元示意图；
图14是本申请提供的离心式压缩机喘振控制装置的防误判单元示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
在自动化生成过程中，监控数据是通过监测设备数据采集单元采集而来的，之后将监测数据传输到控制器进行处理，最终通过控制系统将工作数据显示在监控终端上，这种自动化控制系统，操作简单也更为直观。
参见图1，为本发明实施列离心式压缩机控制显示界面示意图。
如图1所示，dsp系统中，监测人员监测离心式压缩机的工作情况，通过空压机喘振实验得到喘振发生数据，确定入口流量q和压头h的显示值，代入一个7波段的喘振曲线函数计算出喘振线在(qi，hi)上的位置，得到一条喘振线，使用喘振曲线函数(q，h)在坐标系中生成喘振发生数据对应的喘振线，其中，所述坐标系的横轴q为入口流量，纵轴h为压头值。通过喘振线计算出一组喘振线数组(qk，hk)；根据上述喘振线数组(qk，hk)，qa＝qk×105％，ha＝hk，得到安全线数组(qa，ha)，在坐标轴生成一条安全线；根据上述喘振线数组(qk，hk)，qs＝qk×110％，hs＝hk得到控制线数组(qs，hs)，在坐标轴生成一条控制线。由此获得离心式压缩机控制显示界面。监测人员同时在喘振控制单元，设定一个监测值f，f＝1，2…n，用于降低离心式压缩机的喘振误判的风险。完成以上设置，则可以通过离心式压缩机喘振控制方法对离心式压缩机进行控制。
参见图3，为本发明实施例提供了一种离心式压缩机喘振控制方法的流程示意图。
如图3所示，本发明实施例供了一种离心式压缩机喘振控制方法，包括以下步骤：
步骤s100，在离心式压缩机工作时，实时采集获取离心式压缩机的监测数据，其中监测数据包括：离心式压缩机入口温度值t1、入口流量过程值pv、入口总压强p1、出口总压强p2、离心式压缩机冷箱运行情况和增压机的开关情况，通过数据采集单元采集获得的值，传输到控制器。
步骤s200，得到离心式压缩机的入口温度值t1、入口流量过程值pv、入口总压强p1、出口总压强p2。计算离心式压缩机压头h时，为了消除吸入温度对喘振线的影响，将吸入温度作为其中的一个变量考虑。采用压头的计算函数将把压比和吸入温度作为两个变量来考虑：
h：压头，单位：m；t1：吸入温度，单位：k；r：空气气体常数，r＝29.27，单位：j/(mol×k)；k：绝热指数，k＝1.4；π：压气机的出口总压与进口总压之比，π＝p2/p1。根据压头计算机公式，测量出压头h的值，这一公式避免吸入温度对喘振线造成的干扰，能够得到准确的喘振数据。通过公式确定压头hi，入口流量值pv＝qi，获得工况点的测量值(qi，hi)，i＝1，2…n。工况点测量值(qi，hi)显示在控制器显示界面的喘振检测坐标轴(q，h)上，每个工况点相连得到工况曲线。监测人员可以通过观察工况曲线的变化，判断与喘振线、安全线、控制线的位置，了解当前离心式压缩机的工作情况，可以提早做出预判，降低喘振的发生。
步骤s300，工况点的测量值(qi，hi)，当工况点h轴压头数值hi＝hk＝ha＝hs时，获得控制线数组入口流量定值sp等于qs、安全线数组入口流量定值ap等于qa、喘振线数组入口流量定值kp等于qk。将pv与sp、ap、kp代入喘振判断标准中进行判断，由标准确定离心式压缩机工作情况，根据不同的工作情况，发出不同的控制指令。
其中步骤s300的具体判断过程如图4所示，图4为本发明实施例提供的一种判断离心式压缩机喘振的判断方法的流程示意图。
步骤s310，工况点入口流过程值pv对应h轴数值为hi，数值hi对应的控制线数组入口流量定值sp，将pv与sp进行比较。
其中步骤s310的具体判断过程如图5所示，图5为本发明提供的离心式压缩机喘振判断标准控制线数组判断流程示意图。
步骤s311，判断pv是否大于sp；
步骤s312，所述工况点入口流量过程值pv大于控制线数组入口定值时，判定此时离心式压缩机的入口流量处于安全状态，生成离心式压缩机正常工作的控制指令。
步骤s313，所述工况点入口流量过程值pv小于或等于控制线入口流量值sp时，判定此时离心式压缩机的入口流量值较低，生成放空阀放空的控制指令，并进一步判断确定是否需要使用放空阀。
步骤s320，工况点入口流过程值pv对应h轴数值为hi，数值hi对应的安全线数组入口流量定值ap，将pv与ap进行比较。
其中步骤s320的具体判断过程如图6所示，图6为本发明提供的离心式压缩机喘振判断标准安全线数组判断流程示意图。
步骤s321，判断pv是否大于ap。
步骤s322，所述工况点入口流量过程值pv大于安全线数组入口定值ap，判定此时离心式压缩机的入口流量仍然处于安全状态下，生成放空阀启动的控制指令，但是放空阀暂时不运行工作，等待进一步判断确定是否需要给定开度值。
步骤s323，当前工况点pv＝ap时，通过判定前一工况点是否pv大于ap，若大于则确定当前工况点是从控制线向安全线移动的，记录当前工况点pv＝ap的次数j，j＝1，2…n，获得工况点pv＝ap的次数j，将j代入安全判断标准中生成相应控制指令。
步骤s324，将数值j与监测人员系统设定的固定值f进行比较，判断j是否小于固定值f，确定离心式压缩机的安全情况，减少喘振误判的可能性，并提前防范喘振发生。
步骤s325，当j＜f时，判定离心式压缩机机组正常运行，生成放空阀开度10％的控制指令，同时记录次数j。
步骤s326，当j≥f时，继续判断j-f是否小于5。
步骤s327，当j≥f，f-j＜5时，判定当前机组继续正常工作，生成离心式压缩机继续工作的控制指令。
步骤s328，将控制线右移1％安全裕量，即qs＝qs×101％，hs＝hs，生成新的控制线数组(qs，hs)，这样可以调节工况点远离安全线，减少误判的情况发生。
步骤s329，当j≥f，j-f≥5时，生成离心式压缩机连锁停车的控制指令，并发出喘振警报的控制指令。此时离心式压缩机已经超过了设定可能误判的次数，真正发生喘振的几率大增，需要让离心式压缩机临时停车，降低风险。
步骤s330，工况点入口流过程值pv对应h轴数值为hi，数值hi对应的喘振线数组入口流量定值kp，将pv与kp进行比较。
其中步骤s330的具体判断过程如图7所示，图5为本发明提供的离心式压缩机喘振判断标准喘振线数组判断流程示意图。
步骤s331，判断pv是否大于kp；
步骤s332，所述工况点入口流量过程值pv大于喘振线数组入口定值kp，判定此时离心式压缩机入口流量值偏低，生成空阀开度10％的控制指令。
步骤s333，所述工况点入口流量过程值pv小于或等于安全线入口流量值kp，判定此时离心式压缩机入口流量值低且压强过大，生成放空阀开度75％的控制指令。通过增大放空阀开度迅速排出离心式压缩机内气体，降低离心式压缩机内部的压强。
步骤340，根据控制线设定值sp和工况点入口流量值pv两个变量，计算出控制偏差变量sp_pv，得到控制偏差变量sp_pv，由控制偏差变量sp_pv值减去100得到安全工作显示值(dev)：
sp_pv＝(pv÷sp)×100；
dev＝sp_pv-100；
由以上公式得到dev值，判断dev的正负情况。
其中步骤s340的dev正负值具体判断过程如图8所示，图8为本发明提供的离心式压缩机喘振判断标准dev正负判断流程示意图。
步骤s341，判断dev正负值，反应出离心式压缩机是否处于安全工作情况。
步骤s342，当dev＞0，判定此时离心式压缩机处于安全工作情况，生成离心式压缩机正常工作的控制指令。
步骤s343，当dev≤0，判定此时工况点离喘喘振线近，有存在喘振的风险，发出提示防范离心式压缩机喘振发生的控制指令。
步骤s360，通过喘振判断标准，确定离心式压缩机的工作情况，在生成的控制指令中有放空阀开度的控制指令时，则需要代入到步进逻辑中继续进行判断。通过数据采集器采集到的当前离心式压缩机的冷箱和增压机工作情况，结合系统压力调节器输出值，通过阀门步进逻辑判断，输出放空阀开度控制值。
其中步骤s360的具体判断过程如图9所示，图9为本发明实施例提供的一种判断离心式压缩机阀门控制步进逻辑判断方法的流程示意图。
步骤s361，阀门步进逻辑中首先通过采集到的当前离心式压缩机的冷箱和增压机工作情况进行判断，确定放空阀最小保护开度值：
当离心式压缩机冷箱关闭时，放空阀的最小保护开度为75％；
当增压机一段卸载时，放空阀的最小保护开度为60％；
当增压机二段卸载时，放空阀的最小保护开度为45％；
当冷箱和增压机正常工作时，放空阀最小保护开度为喘振判断标准控制指令中放空阀开度值。
步骤s362，确定喘振判断标准控制指令中放空阀开度值、压力调节器输出值和最小保护开度值，通过三个值的比较，获得最大值作为放空阀开度控制值输出。
步骤s363，判断放空阀开度控制输出值是否在放空阀高低限度5％到95％之间。
步骤s364，当放空阀开度控制输出值在放空阀高低限度5％到95％之间，输出放空阀控制输出值与控制指令其他指令一起传输到离心式压缩机，根据放空阀控制输出值控制放空阀开度。
步骤s365，当放空阀开度控制输出值不在放空阀高低限度5％到95％这一区间时，，并发出离心式压缩机连锁停车控制指令，并生成故障报警控制指令。
步骤s370，通过喘振判断标准判断出工况点的工作情况为喘振时，当判定工作情况为喘振时，发出机组停车指令的同时，记录此前工况点的所有测量值(qi，hi)。通过不断记录过往的喘振测量数值，有助于监测人员在之后的监测过程中，根据记录数据与当前工况点测量值比较，提前预判是否存在喘振的发生。
步骤s400，根据喘振判断标准输出的控制指令和放空阀开度步进逻辑输出的放空阀开度控制值，由此根据指令控制离行式压缩机的工作，包括放空阀的开度和离心式压缩机的工作。
参见图10，为本申请提供了一种离心式压缩机的喘振控制装置组成框图，作为图1所示方法的具体实现，如图10所示，该装置包括：
数据采集单元51，用于获取离心式压缩机监测数据，采集离心式压缩机入口温度值t1、入口流量过程值pv、入口总压强p1、出口总压强p2、离心式压缩机冷箱运行情况和增压机的开关情况；
数据处理单元52，用于处理数据采集单元采集的监测数据，根据数据处理步骤处理生成工况点测量值(qi，hi)，其中qi为工况点的入口流量值，hi为工况点的压头值，i＝1，2…n；
喘振判断单元53，用于将工况点测量值(qi，hi)代入喘振判断标准中进行数据处理，产生控制指令；
喘振控制单元54，用于获得喘振判断单元传输的控制指令，根据控制指令控制离心式压缩机或放空阀。
进一步地，如图11所示，喘振判断单元73包括：
入口流量判定单元61，用于判断所述工况点入口流量过程值pv与sp、ap、kp的大小，输出控制指令，工况点入口流量过程值pv＝qi，当工况点h轴压头数值hi＝hk＝ha＝hs时，获得控制线数组入口流量定值sp等于qs、安全线数组入口流量定值ap等于qa、喘振线数组入口流量定值kp等于qk，对pv与sp、ap、kp的大小进行判断，确定离心式压缩机工作情况，根据不同的工作情况，输出不同的控制指令；
安全工作显示值判断单元62，用于通过pv与sp计算出安全工作显示值dev，并判断dev正负值，确定离心式压缩机是否处于安全状态；
阀门开度输出单元65，用于当控制指令含有放空阀开度值时，将放空阀开度值代入阀门步进逻辑，确定喘振判断标准输出控制指令中放空阀开度值、压力调节器输出值和放空阀最小保护开度值，比较三个数值，取最大值作为放空阀开度控制值输出控制放空阀；
数据寄存单元64，用于获取喘振判断标准判断工作情况，当喘振判断标准为喘振时，存储离心式压缩机发生喘振时工况点测量值(qi，hi)。
进一步地，如图12所示，入口流量判定单元81包括：
第一入口流量判断单元71，用于将入口流量过程值pv与控制线数值组入口流量定值sp比较；
第二入口流量判断单元72，用于将入口流量过程值pv与安全线数值组入口流量定值ap比较；
第三入口流量判断单元73，用于将入口流量过程值pv与喘振线数值组入口流量定值kp比较；
进一步地，如图13所示，第二入口流量判断单元包括：
第二入口流量判断子单元81，用于比较pv与ap值，当ap＜pv时，传输指令打开放空阀；
防误判单元82，用于比较比较pv与ap值，当pv≤ap时，启动放空阀。
进一步地，如图14所示，防误判单元92包括：
防误判第一子单元91，用于当j＜t时，给定放空阀开度10％，同时记录次数j＝j+1；
防误判第二子单元92，用于当j≥t，t-j＜5时，确定将控制线右移1％，调节工况点远离安全线，以此留出足够的安全裕量，
防误判第三子单元93，用于当j≥t，t-j≥5时，发出连锁停车指令，并发出喘振警报。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的离心式压缩机喘振控制方法和装置。首先通过采集离心式压缩机的数据，代入到喘振判断标准中对离心式压缩机的入口流量值判断，得出离心式压缩机的工作情况，根据工作情况输出对应的指令。其次在喘振判断标准中的安全判断，减少控制方法中误判情况发生，提高离心式压缩机的工作效率。最后通过阀门步进逻辑输出放空阀开度输出值，与控制指令一起传输控制离心式压缩机或放空阀。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。