煤气化冷激气压缩机控制方案改进及实施(2)

3、控制方案及保护联锁

3.1、防喘振控制

根据供货商提供的防喘振曲线（上图）可知，在五种工况下，机组的喘振曲线基本重合为一条直线，同时供货商还给出了操作线，在操作线下方的区域，防喘振阀处于全关位，此时工况最佳，压缩机效率最高，也最节能。因此在第一版的组态方案，我们提出了尽可能考虑让压缩机在操作线上运行。当防喘振调节系统投入自动时，根据入口流量和进出口压差两个参数，自动将压缩机控制在操作线上运行。但在实际试车的过程中，出现了当压缩机进行变频调节，改变转速时，由于工艺参数变化较快，通过调节器进行PID 运算后，存在一定的滞后性，导致压缩机运行在离喘振线很近的位置，十分的危险。

基于这种情况，为了有效的防止压缩机喘振，必须准确地预测到喘振并且在喘振发生前打开放空阀，即设定喘振安全裕度。经过查阅资料和结合以往的实践经验，我们确定，在原有喘振线的基础上增设防喘振线及
控制线，其中防喘振线在厂家提供的喘振线的基础上前移5%，作为控制的底线，同时控制线在防喘振线的基础上前移10% ，即防喘振的安全裕度为15% ，确保机组处于安全的状态运行。

同时在试车中我们还发现，当压缩机的工作点在接近和远离防喘振线的两种情况下，如果防喘振阀的开关速率一样的话，可能会出现打开时过慢或者关闭时过快，无法满足防喘振的要求。比如，当防喘振阀打开后，在回关的过程中，阀门动作太快，会导致入口流量急据减小，从而再次引发喘振，诸如此类的情况都是非常危险的。根据这种情况，我们提出了，必须要实现防喘振阀的快开慢关才能解决这个问题。

结合试车过程中收集的各项数据，对供货商和设计方提供的技术资料进行消化吸收，并经过多次的试验和反复论证后，最终机组的防喘振控制实现了如下功能：

●防喘振阀的快开和慢关功能；

●可远程给定的PID 运算；

●实现联锁停车时防喘振阀自动全开；

●实现防喘振曲线图。

在压缩机的防喘振控制中，我们采用了压缩机入口流量（文丘里管差压）以及进出口压差作为变量的计算方法。压缩机入口流量经过量程换算后作为调节器的PV值，进出口压差经过喘振公式的计算后，加上防喘振的安全裕度，进入调节器作为远程 SP值。压缩机正常工作时，它的工作点应在控制线的下方，调节器的作用方式为反作用。当工作点越过控制线并在其上方时，此时防喘振阀将按较快的速率打开，以确保机组安全；
如果并未控制住，工作点继续上移，并越过防喘振线时，此时DCS的联锁将阀门将全开；如果工作点仍然上移，越过喘振线时，此时，由ESD执行联锁，将机组停下，确保安全。

根据试车过程中收集到的各类数据，我们对喘振公式进行了如下计算，来满足压缩机的控制需求：

1、流量/ 压差（文丘里压差）换算：

VENTURI_DP=Hs/100*C1+C2

2、防喘振线计算：

SURGE_LINE=((DP+0.0198)/0.002066)*(1+C3)/C4

3、控制线计算：

CONTROL_LINE=((DP+0.0198)/0.002066)*(1+C5)/C6

注：Hs――13FI0011A

DP――13PDI0072

C1～6――常数

快开和慢关功能的实现：

当工作点位于控制线以上、防喘振线以下时，此时防喘振阀实现快开慢关的功能。实现阀门的快开慢关功能是通过改变调节器的比例系数来实现的，由于我们使用的系统是霍尼威尔公司的TPS 系统，经过查阅组态手册，发现在“调节控制点”中，选择类型为“PID ”后，只需要在组态画面中将调节器的“GAIN”选项和“GAP”选项打开，通过特定的参数设置，满足实际情况后，就可以实现变比例控制，描述如下：

变比例控制：

if (SP-GAPLO) ≤PV ≤(SP+GAPHI),then K=KLIN*KGAP

if PV is outside the gap, then K=KLIN

在具体的参数设置及功能实现等方面，由于涉及到公司技术机密，在此就不详细加以描述。