CCC防喘振控制介绍资料【全】
基于ITCC的压缩机防喘振控制系统
基于ITCC的压缩机防喘振控制系统王银锁;董志富【摘要】ITCC系统是针对压缩机组参数监测、控制、安全保护专门设计的综合性控制系统.该文主要论述了压缩机的防喘振控制理论和ITCC系统在乙烯裂解气压缩机组可变极限防喘振控制系统的应用.%ITCC is an integrated controlling system, which is designed specially for parameter moni-toring, system controlling and safe protecting of compressor set. This paper mainly introduces the theory of compressor using anti - surge control and ITCC system in ethylene cracking gas compressor unit with vari-able limit' s anti - surge control system application.【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】4页(P71-73,92)【关键词】ITCC;喘振;喘振线;防喘振控制线;防喘振控制【作者】王银锁;董志富【作者单位】兰州石化职业技术学院,兰州730060;兰州石化公司,兰州730060【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言压缩机组在化工生产过程中的作用是提高工艺介质的压力以改变物料的物理状态。
一旦机组故障将导致整个工艺流程停止，无法继续进行。
压缩机组在工厂整个生产过程中占据着重要地位。
其必须具有一套完整的实时监测与保护系统，良好的监控系统能够及时发现并解决机组的异常情况，必要时刻紧急停车对设备进行保护，防止事故的进一步扩大。
压缩机组的控制主要包括透平调速、压缩机防喘振控制、压缩机透平的振动位移监视保护和过程控制等［1］。
CCC防喘振控制介绍资料[全]
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CCC公司技术特点 及其在炼油装置的应用
Compressor Controls Corporation (CCC) 美国压缩机控制公司
1
2012 Compressor Controls Corporation
交流内容
1. CCC公司控制技术特点 2.可用性与可靠性
qr2,op qr2
22
引入操作点至喘振控制线之间的距离
• 第一步: 引入参数 d:
d = 1 - Ss
• 第二步: 引入参数 DEV(偏差值): DEV = d - 喘振控制裕量
• 参数DEV 与压缩机的尺寸无关, 但对所有压缩机描述都是相同的
2012 Compressor Controls Corporation
2012 Compressor Controls Corporation
简化喘振参数采用Rc替代hr
• 用无压关缩的比坐标Rc系代替简化多变压头同样可以获得与入口条件
• 喘振接近变量 Ss 变成
Ss =
f1(Rc) q2r,op
这输里入R由c函对数应f的1我q们r 2可以得出
• 这种重转算速要法N提避用示免于了:监C使视C用C目T仍的d 然和。强Ts烈变建送议器安装Td 和 Ts 变送器 以及
jr Re
这里: • hr • qr • Ne ·a • jr • Re • Rc
= 简化的压头 = 简化的流量 = 线性化的转速 = 导叶角度 = 简化的功率 = 雷诺数 = 压比
15
控制算法
相关联的坐标系 (Hp, Qs)
• 无关坐标系(hr, qr2)
2012 Compressor Controls Corporation
压缩机防喘振控制
压缩机防喘振控制方法
压缩机防喘振的控制方法大致可分为固定极限 流量法和可变极限流量法,
1 . 固定极限流量法
固定极限流量是使压 缩机的入口流量保持控制线大于源自高转速下的临界流量,从而避免进
入喘振区运行,但在
低转速下效率太低,
能量浪费太大,
2 . 可变极限流量法
可变极限流量法是为 了减少压缩机的能量 损耗,在压缩机负荷 经常波动的场合采用,
4. 喘振的原因
当压缩机入口气体流量小于压缩机的最小流量 时,会导致压缩机排气管压力比机组内部压力 高,这时气体会发生瞬间倒流,压缩气体倒流又 使得排出侧气体压力降低,机组内部压力升高, 使气体流量恢复,直到出口压力升高,又重复上 述过程,这就是压缩机的喘振,
压缩机性能曲线的最高点就是喘振点,
离心压缩机特性
2. 喘振 当压缩机的负荷降低到一定程度时,气体排送会 发生往复运动的强烈振荡,从而导致机身的剧 烈振动,称为喘振,这是气体动力装置的一种特 性,
离心式压缩机与轴流式压缩机的比较
离心压缩机适用于中、小流量和中、高压力的 场合,流量约20～2000Nm3/min,大的可达 10000Nm3/min,单缸压比约 3.5～10,多缸排气 压力可高达90MPa以上,多变效率约为 76～83 %,
3. 压缩机的工作点
因为压缩机是串联在管路中,故当它正常工作 时,必须满足：
1 流过压缩机的气量必须等于流过管路的气量 指换算到同一状态下 ；
2 管端压力pe应与压缩机的排压相等,
因此,压缩机的工作点一定是在该压缩机的性 能曲线与管路特性曲线的交点上,
压缩机的工作点
性能曲线
工作点
管路特性曲线
压缩机的种类
2. 根据压缩机的压缩形式分,可分为往复式压 缩机、回转式压缩机、离心式压缩机和轴流式 压缩机,
压缩机防喘振资料整理
据我公司与陕鼓技术协议，压缩机流量调节方式为回流调节+变频调速，收集相关资料整理如下：回流调节+变频调速在离心压缩机喘振控制中的应用1 喘振1.1 喘振现象当压缩机在运转过程中，流量减小到一定程度时，就会在压缩机流道中出现严重的旋转脱离，流动严重恶化，使压缩机出口压力突然严重下降。
由于压缩机总是和管网系统联合工作的，这时管网中的压力并不马上减低，这时管网中的气体压力就反大于压缩机出口处的压力，因而管网中的气体就倒流向压缩机，一直到管网中的压力下降至低于压缩机出口压力为止，这时倒流停止，压缩机又开始向管网供气，压缩机的流量又增大，压缩机又恢复正常工作。
但是当管网中的压力也恢复到原来的压力时，压缩机的流量又减小，系统中气体又产生倒流，如此周而复始，就在整个系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振”。
上图中n为压缩机的转速，在每种转速下都有一个p2/p1值最高的点（驼峰点），将不同转速下的各个驼峰点连接起来就可以得到一条所谓的喘振边界线（上图中实线所示）。
边界线左侧部分为不稳定的喘振区，边界右侧部分则是安全运行区。
在喘振区，压缩比p2/p1随着Q的增大而增大，即出口压力p2增大，到大于管道阻力时，就会使压缩机排出量增大，并恢复到稳定的值QA。
假如流量继续下降到小于驼峰值QB，这时压缩比不仅不会增大，反而下降，即p2下降，就会出现恶性循环：压缩机排出量会继续减小，而出口压力p2会继续下降，当p2下降到低于管网压力时，瞬间将会出现气体的倒流；随着倒流的产生，管网压力下降，当管网压力下降到与压缩机出口压力相等时倒流停止；然而压缩机仍在运转，于是压缩机又将倒流回来的气体重新压回去；此后又引起p2/p1下降，被压出的气体又倒流回来。
这种现象将重复产生，这就是所谓的喘振。
1.2 产生喘振的先决条件从喘振现象可知，影响喘振的因素有：(1) 流量；(2) 转速；(3) 管网特性。
(1)流量是导致喘振的先决条件，因为当压缩机越过最小流量值时，就会在流道中产生严重的旋转脱流和脱流区急剧扩大的情况，进而发展到喘振状态。
压缩机喘振与3C防喘振控制器在空压机上的设计策略
压缩机喘振与3C防喘振控制器在空压机上的设计策略王飞【摘要】For successful application of 3C antisurge controller in the 3TY air compressor in the Chemical Branch of Solution , a simple analysis is about the reason and phenomenon of the compressor surge and the dangers of the surge of compressor equipment .The introduction is about antisurge controller being produced by American CCC (Compressor Control Company , hereinafter referred to as 3C) from the following aspects , the calculation of the variable surge and the meaning of various surge line of control and some advanced control methods and characteristics of antisurge control on compressor , as well as the requirement of on -site measurement signal of 3C antisurge control system and movement sensitivity of antisurge regulating valve .% 针对3 C防喘振控制器在解化化工分公司3 TY空压机上的的成功应用，简单分析了压缩机发生喘振的原因、现象及喘振对压缩机设备的危害性。
氢气增压机CCC控制系统操作手册V1
氢气增压机（K202-1/K202-2）CCC控制系统操作手册一、改造方案这次改造选用美国压缩机控制公司COMPRESSOR CONTROLS CORPORATION的控制系统，主要实现氢气增压机K202-1/K202-2的速度控制、防喘振控制及性能（D-202压力）控制。
1、用1套CCC S5 Duplex系统构成的CCS实现入口压力控制、转速控制、喘振控制和POC控制，替代机组现有的TS3000控制系统中的相应功能，提高控制精度和水平。
原控制系统的联锁保护、逻辑和一般监控功能保留。
控制系统设置1个机柜，置于现场控制室内。
机柜间设置1台工程师站，现场控制室设置1台操作站，控制室内的操作站通过以太网与控制器连接；CCS与联锁保护系统之间的停机、系统故障、允许启动等信号通过硬接线连接。
2 、参与控制的信号通过一进二出信号分配器从TS3000分一路接入CCC系统。
3、 CCC在重新计算的基础上现场进行喘振测试，重新标定喘振曲线和性能曲线；二、人机界面介绍1、进入操作员环境系统开机后，自动进入到操作员环境，点击画面上左下侧按钮“login”（改变环境），出现一个对话框，有User Name:XXXXXX与Password:XXXXXX。
在其中输入工程师环境的用户名与密码，再点击“OK”就进入了“工程师环境”，若点击“Cancel”可退出重选环境。
进入了“工程师环境”则可进行更大权限的操作. 开机默认为英语界面，点击画面上左下侧按钮English（语言选择），选择“中文”，可切换到中文界面2、公用菜单图2如图2所示，人机界面主要包括如下内容：3、状态栏状态栏显示最近的一条报警或事件信息：淡蓝色：事件信息蓝色：曾有过报警，未确认，现已消失红色：正在报警，尚未确认黄色：报警已确认，但尚未消除图3图3是氢气增压机流程图，上面可以对过程参数进行监控，同时在出现仪表故障和控制器故障时报警提示。
a 、：调节阀符号，调速阀开时为绿色，关时为红色；防喘振阀关时为红色，开时为绿色。
3C控制原理及操作要点
图1、离心式压缩机通用压比-流量特性曲线
• K201作为循环氢压缩机，其出口循环氢及置 换气经反应系统返回入口，流量远远高于正 常工况下K201发生喘振时的流量。K202在其 一、二段出口均设置了防喘振控制阀，当压
比高、流量低时，防喘控制控制程序会打开 防喘阀将出口气返回入口防止机组喘振。
• 3、装置3C控制系统 • 3.1 工艺控制 • 3.1.1、D201压控：“K201入口罐D201压力
• 注意：因为压力PT-20801受K202和K201的共同影响，所以当PIC21001A的输出0%或100%时，需手动调节K201的转速。
• 3.1.3、D202压力超限控制：“氢气增压机 K202入口缓冲罐压力放空PIC-21001B”单回路 控制方案。
• PIC-21001B的设定值=PIC-21001A的设定值+ 偏差设定值（目前是0.1MPag），如果PIC21001A出现突然升高且高于设定值PIC21001B要打开。
• 计算公式
• 喘振控制通过测量入口流量、出入口压力、 出入口温度来实时计算出一个无量纲的S值 作为控制的测量值，再引入闭环PI控制、开 环阶梯响应（RT）以及前馈控制等来实现防 喘振控制。作为喘振控制的基础，S值的算 法如下：
• Ss = K*f1(hr)/ qr2op
f振 qK1r(2h点OrP)简压化缩流机流计量运量算的行与 调平点多节方简变参q化r2能数SL流P头量的平函方数，其值等于喘
PIC-21001A控制器的压力时，此指示灯亮。 • Remote：远程指示灯。因此控制器为最高级控制器，此信号无
意义。
• Fallback：故障策略(FB)指示灯。当仪表故障时（信号异常，超 出4~20mA范围，如断线或短路时），此指示灯亮，发出报警信 息，控制器保持当前状态不变。
循环气压缩机防喘振控制
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载循环气压缩机防喘振控制地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容循环气压缩机防喘振控制摘要：本文系统介绍TRICON系统在循环气压缩机机组防喘振控制的应用及控制原理。
重点介绍防喘振系统的功能模块的构建，同时简述机组运行故障时的检修方法与分析思路。
关键词定义：喘振机理喘振线防喘振控制安全裕量盘旋设定点1、前言：大型离心式压缩机组由于其高效，经济，在现代企业中应用广泛，成为工艺连续运行的“心脏”。
但是由于其造价相对于往复式压缩机而言要高很多，控制系统复杂，而且占用的空间大等缺点，对于工艺成熟的企业一般不设置备用机组。
喘振是离心式压缩机固有的特性，每一台离心式压缩机都有它一定的喘振区，因此只能采取相应的防喘振调节方案以防止喘振的发生。
本文以天利高新技术公司醇酮厂的循环气压缩机C41101（SVK1-H型）为例，详细介绍TRICON三重化控制系统如何构建机组防喘振系统，并简述防喘振仪表常见故障的处理方法。
2、离心式压缩机喘振机理：离心式压缩机的特性曲线与喘振离心式压缩机的特性曲线是指压缩机的出口压力与入口压力之比(或称压缩比)与进口体积流量之间的关系曲线P2/P1～Q的关系，其压缩比是指绝对压力之比，特性曲线如图所示：图2.1 离心式压缩机喘振曲线由图2.1可见,其特性曲线随着转速不同而上下移动，组成一组特性曲线，而且每一条特性曲线都有一个最高点。
如果把各条曲线最高点联接起来得到一条表征喘振的极限曲线，如图中虚线。
所以，图中还有阴影部分称为喘振(或飞动)区；在虚线的右侧为正常工作区。
实线与虚线之间是临界区，压缩机可以运行，但太靠近喘振区，应尽量避免长期工作。
防喘振功能详解
防喘控制的 I/O要求
Tag
Type
Function
PT
AI
入口/出口压力
TT
AI
入口/出口温度
FT
AI
入口流量
PV
AO
防喘阀
SOV
DO
旁路/放空阀
ESD DI
跳车输出
防喘控制方框图
TRICONEX的防喘控制系统可由各个独立的功 能模块来描述，每个模块都有各自已定义的功能， 并通过输入输出信号（均给出位号名）与其它功能 模块相互连接和作用。
如果系统检测到工作点越过喘振线，表示喘振已发生，喘振控制线将被自动调节 到右方，而加大安全余量。
可能导致喘振的条件有： 因压缩机磨损导致喘振线移位 变送器调校不准确 安全裕度不足 过程条件突变 喘振线设置错误 每当如前述喘振被检测到，安全裕度增加（控制线右移）一个校准量。输入一个
防喘模块方框图
各块的功能介绍
TS3000控制系统的喘振控制功能用上图形象的表达，每一个模块都定 义一种具体的控制功能，各种控制功能相互作用，构成一个完整的防 喘振控制系统。
模块 1 选定控制算法。 模块 2 检测工作点离喘振控制曲线的远近情况。 模块 3 喘振安全域 （即喘振控制曲线与喘振曲线之间的距离）重新校
比例功能：
系统有一纯比例调节阶段，该阶段可独立于正常PI控制器 打开防喘阀。当工作点移到喘振控制线左方，而正常PI控 制器无法提供足够响应，可能导致严重的过程失序时，则 进入该阶段。亦即在控制线左方到达某一特定裕度，则打 开防喘阀，进入该阶段。当工作点与喘振线重合时，防喘 阀全开。换言之，工作点进入喘振控制线及喘振线之间时， 防喘阀按比例打开。该比例阶段是由信号选择器来实现的。 控制器的反馈动作迫使控制器输出跟踪该阶段。
3C控制原理及操作要点
• 计算公式
• 喘振控制通过测量入口流量、出入口压力、 出入口温度来实时计算出一个无量纲的S值 作为控制的测量值，再引入闭环PI控制、开 环阶梯响应（RT）以及前馈控制等来实现防 喘振控制。作为喘振控制的基础，S值的算 法如下：
• Ss = K*f1(hr)/ qr2op
f1(hr) 流量与多变能头的函数，其值等于喘 振点简化流量的平方qr2SLP qr2OP 压缩机运行点简化流量平方 K 计算调节参数 hr 简化多变能头（reduced polytropic head） Rc 压比（compression ratio） 多变能头指数（polytropic head exponent） Pd， Ps ，Td，Ts 出入口压力、温度
• 3.1.3、D202压力超限控制：“氢气增压机 K202入口缓冲罐压力放空PIC-21001B”单回路 控制方案。 • PIC-21001B的设定值=PIC-21001A的设定值+ 偏差设定值（目前是0.1MPag），如果PIC21001A出现突然升高且高于设定值PIC21001B要打开。 • 当PT-21001超过0.65Mpag时，将D202顶排放 阀PV-21001B打开泄压，以保持压力不超限。
3.2 防喘振控制 3.2.1 压机组比高限防喘振控制
• 设置了二段出口压力高限控制（设定点 2.3Mpag）和一段入口压力低限控制（设定 点0.3MPag）。 当压力达到设定点时，此指 示灯亮，并打开回流阀，以保持压力不超限 （即二级出口压力不高于2.3Mpag，一段入 口压力不低于0.3MPag），设定点2.3Mpag和 0.3MPag可调。
图1、离心式压缩机通用压比-流量特性曲线
• K201作为循环氢压缩机，其出口循环氢及置 换气经反应系统返回入口，流量远远高于正 常工况下K201发生喘振时的流量。K202在其 一、二段出口均设置了防喘振控制阀，当压 比高、流量低时，防喘控制控制程序会打开 防喘阀将出口气返回入口防止机组喘振。
压缩机防喘振控制及应用
压缩机防喘振控制及应用作者：张家瑞曹铮罗啸天来源：《今日自动化》2019年第03期摘要：离心式压缩机运行过程中，叶轮高速旋转经由扩压机扩压之后，会提升气体的压力，满足工业生产的需求，其在工业生产中占据着非常关键的地位，且其应用越来越广泛。
在压缩机实际运行中，由于其自身运行机理和外部因素的共同影响导致其容易出现喘振现象，不利于压缩机的安全、稳定运行。
所以，对离心压缩机喘振原因进行分析，并采取合适的防喘振措施，对于保证现代工业生产的安全稳定进行非常重要。
文中以C02压缩机为例对压缩机防喘振系统出现的问题进行了分析，然后提出了一些改造和防范措施，希望能够进一步促进压缩机的安全、稳定运行。
关键词：压缩机;防喘振;问题分析;防范措施中图分类号：TP272文献标识码：A文章编号：2095-6487（2019）03-0041-020引言离心式压缩机在当前工业生产中应用非常广泛，在钢铁、化工以及石油等行业都有运用，其主要功能为压缩并输送气体。
CO2压缩机的防喘振控制系统若是抗干扰性能、控制性能较差，很容易对其装置的稳定运行产生较大的影响，从而只能依靠手动控制进行。
通常来说，CO2压缩机都存在防喘振控制功能与不完善，以及性能与防喘振控制缺乏协调功能，导致压缩机的性能无法得到有效的调节，进而大大影响到气化运行德定性。
所以，需要对C02压缩机防喘振控制系统中存在的问題进行有效分析，并通过技术改造，来提高整体设备的使用性能，使其更加高效的运行。
1防喘振控制系统常见问题CO2压缩机的防喘振控制系统常见问题主要有三点，其一是防喘制余f较大，且压缩机的回流阀开度也较大，使得CO2压缩机在运行过程中，容易出现较大的能源损耗;其二是防喘振控制的抗干扰性能较差，且运行不稳定，使得整个C02压缩机装置的运行状态受到影响，只能依靠手动进行控制;其三是压缩机的性能与防喘振控射功能还缺乏完善性，且防喘振控射与性能没有很好的协调运作，导致压缩机的性能无法得到更好的调节。
防喘振控制原理及方法
4.2 离心压缩机防喘振控制4.2.1 离心压缩机的喘振1．离心压缩机喘振现象及原因离心式压缩机在运行过程中，可能会出现这样一种现象，即当负荷低于某一定值时，气体的正常输送遭到破坏，气体的排出量时多时少，忽进忽出，发生强烈震荡，并发出如同哮喘病人“喘气”的噪声。
此时可看到气体出口压力表、流量表的指示大幅波动。
随之，机身也会剧烈震动，并带动出口管道、厂房震动，压缩机会发出周期性间断的吼响声。
如不及时 采取措施，将使压缩机遭到严重破坏。
例如压缩机部件、密封环、轴承、叶轮、管线等设备和部件的损坏，这种现象就是离心式压缩机的喘振，或称飞动。
下面以图 4.2-1 所示为离心压缩机的特性曲线来说明喘振现象的原因。
离心压缩机的特性曲线显示压缩机压缩比与进口容积流量间的关系。
当转速n 一定时，曲线上点c 有最大压缩比，对应流量设为P Q ，该点称为喘振点。
如果工作点为B 点，要求压缩机流量继续下降，则压缩机吸入流量P Q Q < ，工作点从C 点突跳到D 点，压缩机出口压力C P 从突然下降到D P ，而出口管网压力仍为C P ，因此气体回流，表现为流量为零 同时管网压力 图4.2-1 离心压缩机的特性曲线 也下降到D P ，一旦管网压力与压缩机出口压力相等，压缩机由输送气体到管网，流量达到A Q 。
因流量A Q 大于B 点的流量，因此压力憋高到B P ，而流量的继续下降，又使压缩机重复上述过程，出现工作点从B A D C B →→→→的反复循环，由于这种循环过程极迅速，因此也称为“飞动”。
由于飞动时机体的震动发出类似哮喘病人的喘气吼声，因此，将这种由于飞动而造成离心压缩机流量呈现脉动的现象，称为离心压缩机的防喘振现象。
2．喘振线方程喘振是离心压缩机的固有特性。
离心压缩机的喘振点与被压缩机介质的特性、转速等有关。
将不同转速下的喘振点连接，组成该压缩机的喘振线。
实际应用时，需要考虑安全余量。
喘振线方程可近似用抛物线方程描述为：θ2121Q b a p p += （4.2-1）式中，下标1表示入口参数；p 、Q 、θ分别表示压力、流量和温度；b a 、是压缩机系数，由压缩机厂商提供。
压缩机防喘振控制培训资料PPT共36页
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
压缩机防喘振控制培训资料
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
防喘振功能详解
功能块2
喘振安全裕度恢复可由HMI 上的“复位按钮”gMARRS 决定，复位 gMARRSC1 置1。 当前裕度rMAR = rHX – rSULIN（喘振线） 如果 rMAR < kDUMP 快开标志 (fDUMP= 1) 如果 rHX> rSUCLN （喘振控制线）快开标志 (fDUMP = 0) 防喘振下移线微调量kRCIN =2（rADMAR=rADMAR+kRCIN），每喘 振一次，下移rADMAR 增加2%（右移）。产生新的防喘振线rXCA～ rXCF。 自适应增益裕度kGNMAR =10（最多下移5 次）。
模块 10 计算喘振－速度耦合控制器的值。如果喘振发生，控制逻辑会 使控制器的设定值增加，使机组的转速升高增大入口流量防止喘振。 当然如果转速升高，机组的出口压力进一步升高，有可能继续引起喘 振，就应该解除耦合实现解耦控制。 模块 11 实现喘振控制逻辑的硬手动，软手动（半自动）及自动控制功 能。如果在硬手动方式，快速PID控制器的输出值不起作用。如果在软 PID 手动方式，快速PID控制器仍然监视机组的运行情况，防止机组发生喘 振。 模块 12 阀门预置功能，用来提供阀门的响应速度。 模块 13 对等百分比伐进行线性化处理，提供其响应特性。 模块 14 如果联锁停车，用开关量信号紧急打开防喘伐。
60
4 6 .2 ,6 2 .2 (x 2 ,y 2 ) 4 0 .5 ,4 4 .9 (x 1 ,y 1 )
40
20 0 0 20 40 60 80 100
h O rific e D iffe re n tia l %
安全裕度重校： 安全裕度重校：
如果系统检测到工作点越过喘振线，表示喘振已发生，喘振控制线将被自动调节 到右方，而加大安全余量。 可能导致喘振的条件有： 因压缩机磨损导致喘振线移位 变送器调校不准确 安全裕度不足 过程条件突变 喘振线设置错误 每当如前述喘振被检测到，安全裕度增加（控制线右移）一个校准量。输入一个 裕度新值可使瞬态计数器归零，且使重校后的裕度等于输入值。系统可组态为每 次增加一个固定量（如2％），或一个累加量（如1，2，4，8％等）。重校发生 的最大次数亦可组态。 系统可显示如下量： 喘振发生次数（校准次数） 初始安全裕度 当前重校后的安全裕度
防喘振资料
P d /P s 1 .0 0 2 .7 0 3 .5 9 4 .8 3 6 .4 0 3 .9 0
D a ta fro m c o m p re s s o r c urve
k -1 ne =
k * np
C=
Max Flow (lb/min)
100 * Ps * MW Ts(deg R) * Z
Pd =
F ro m A d d itio n a l C o m p resso r S ectio n s
(if app licable)
STUP
13
Valve Line arize / R e ve rs e
Re cycle
Valve v V2 (AO )
TS3000
人机界面软件（HMI)
• 数据选取快捷易懂 • 联接简单 • 标准文件格式 • 流程实时图表
A Invensys Company
TS3000
压缩机效率监测
• 利用性能曲线 • 实时效率跟踪 • 监测时间间隔优化 • 透平/压缩机早期故障报警
TS3000
Polytropic Head
Brake Horsepower
A Invensys Company
2500 2000 1500
Compressor Perfromance Curve
Loops in Auto Speed > Min Gov No Critical Faults *
* No critical faults refers to failed
transmitters or other failures that would make loadsharing impossible
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h p,red
= s
Rc - 1
q2 = DPos s,red
Ps
建立喘振线
• 喘振线上的各点(如右图)可 用至原点的斜率来表示.采 用实测方式得到.
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hr hr
qr,SLL
2
qr
2
• 喘振参数可以被定义 位如下: f1(hr ) Ss = 2 qr ,op • 喘振线各点即可用涵数f1(hr)对应的值 qr2 计算
模拟式控制器
100% 2012 Compressor Controls Corporation SCL SLL
操作点
•
• • • •
0% 100%
时间
• •
控制器输出
优秀的工程承包商，会对控制器执行速 率对压缩机的防喘振能力的影响进行评 估 建立压缩机的动态仿真 在动态仿真层面上对数字式控制器与模 拟式控制器进行对比 模拟式控制器无执行周期，响应迅速 精确整定的模拟式控制器，使超调量达 到最小 使数字式控制器获得同样的整定参数 使数字式控制器获得同样的扰动
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•
为了实现控制目标，对于几何结构不变的压缩机，我们希望喘振线（SLL） 由单一的曲线来表示
13
控制算法
• 产生全新的控制算法的过程:
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– 审查实际需要 – 开发一个数学模型 – 通过计算机建模对控制算法进行模拟 仿真 – 将此控制算法应用到现场
这里由函数f1我们可以得出 输入Rc对应的 qr 2
• 这种算法避免了使用Td 和 Ts 变送器 重要提示: CCC 仍然强烈建议安装Td 和 Ts 变送器 以及 转速N 用于监视目的。
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Major Challenges
24
控制器执行速率
Ss > 1 hr Ss < 1
OP
2 qr,SLL OP = 操作点
2 qr,op
qr
2
22
Major Challenges
引入操作点至喘振控制线之间的距离
• 第一步: 引入参数 d: d = 1 - Ss • 第二步: 引入参数 DEV(偏差值): DEV = d - 喘振控制裕量 • 参数DEV 与压缩机的尺寸无关, 但对所有压缩机描述都是相同的
B
Pd
A D C
压缩机停车点，无压力，无流量
Qs,
vol
7
导致出现喘振的因素
• • • • 开车 停车 在低负荷下操作 在高负荷下运行出现下述工况:
– – – – – – – – – 紧急停车 动力降低 操作人员失误 工艺扰动 负荷变化 气体成份变化 冷却器故障 过滤器故障 驱动故障
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时间
模拟式控制器 vs 每秒两个执行周期的数字式控制器
Cp Cv
Cp = 等压指数 Cv = 等容指数
hp = 多变效率
无关坐标系
每个公式内去掉因子A:
A = Z s R Ts
Hp A
=
Zavg R Ts .
Rc - 1
s
s
Zs R Ts
=
hp, red
Qs
= A
2
Zs R Ts .
DPos
Ps
Zs R Ts
= q2 s,red
根据经验, 我们知道 Zavg/Zs 比率变化可以忽略不计。 假设此比率在压缩机操作范围内为恒定常数：
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d =0
hr
d <0
Ss = 1 DEV = 0
Ss > 1 DEV < 0
运行点
优点: 在全厂内一个标准的无 量纲的喘振参数，操作 人员很容易理解:
DEV > 0 DEV = 0 DEV < 0 好 在控制线上 不好
d >0
Ss < 1 DEV > 0 qr
5000
2500
3000
3500
4000
4500
Vol. Inlet Flow - ACFM [ AC MH ]
无关坐标系
这里:
Zs,d = 压缩机入口，出口压缩因子
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多变压头和质量流量的 平方公式如下：
Rc - 1 Hp = Z avg R Ts×
10
控制算法
• 典型的压缩机性能曲线图包括： (Qs, Hp), (Qs, Rc), 或 (Qs, pd) 坐标系统,这里:
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Qs = 能够表示为实际或标准体积流率的入口流量 Hp = 多变压头 Rc = 压缩比 (pd / ps) pd = 压缩机出口压头 ps = 压缩机入口压头 ks = 等熵压缩指数
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CCC公司技术特点 及其在炼油装置的应用
Compressor Controls Corporation (CCC) 美国压缩机控制公司
1
交流内容
1. CCC公司控制技术特点 2.可用性与可靠性
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21
Major Challenges
喘振参数 Ss
• 由函数 f1 我们可以得出输入hr 对应的qr 2 • 结果为: • Ss < 1 稳定的操作区域 • Ss = 1 喘振线 (SLL) • Ss > 1 喘振区域 q2 r,SLL Ss = q2 r,op
h
r
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3.并联负荷分配优化控制 C的工程实践 5.压缩机性能咨询 (CPA) C公司5系列控制系统 FCC机组优化节能系统
2
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1. CCC公司控制技术特点
3
Controls 控制系统
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这里: • Hp • Qs • hr • qr2
= 多变压头 = 入口体积流量 =简化的压头 = 简化的流量的平方
16
控制算法
相关坐标系 (Rc, Qs)
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无关坐标系 (Rc, qr2)
这里: • Rc • Qs • qr2
= 压头 = 入口体积流量 = 简化的流量的平方
s
s
Zavg = 平均压缩因子= Ts = 入口温度 Pd Rc = 压缩比= Ps Pd = 出口压力 Ps = 入口压力 Ru R= - 气体常数
MW
Zs + Zd 2
D Pos 2 × Qs = Z s R Ts Ps
MW = 分子量 Ru – 通用气体常数
s = k- 1
khp
k = 等熵指数 =
•
喘振不仅仅出现在低负荷操作工况下，而是在各种工况下都可能出 现。
如何避免喘振
• 增快反应速度
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– – – –
变送器 阀 控制器 系统体积
用专门设计的控制技术 – 自动开环 – 解耦控制 – 可调喘振控制线 – 自调整增益控制参数 – 喘振线确定及喘振试验
这里: • hr • qr • Ne · a • jr • Re • Rc
= 简化的压头 = 简化的流量 = 线性化的转速 = 导叶角度 = 简化的功率 = 雷诺数 = 压比 15
控制算法
相关联的坐标系 (Hp, Qs)
• 无关坐标系(hr, qr2)
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2012 Compressor Controls Corporation
6 35 6 5 6 5
Dis. Pressure Psig
Reduced Head
5
30 3
3
25 6 5 20 6 5 3 3 5
6 3 3
-.2 0
-.4 -.4
-.2
0
.2
.4
.6
.8
1
1.2
1.4
15 4 4 10 4 2 1 5 1500 2000 4 4 2 1 2 1 1 2 2 2 4
0%
时间
25
控制器执行速率
模拟式控制器
100% 2012 Compressor Controls Corporation SCL SLL
操作点
数字式控制器 (每秒两个执行周期)
100% SCL SLL
操作点
0% 100%
时间
0% 100%
时间
控制器输出 控制器输出
0%
时间
0%
与模拟式控制器的整定相同
Reduced Flow [none]
1 1
Curve 1: MW = 4.62; Ps = 6.033 kg/cm2 a Curve 2: MW = 5.90; Ps = 6.800 kg/cm2 a Curve 3: MW = 7.90; Ps = 14.900 kg/cm2 a Curve 4: MW = 8.20; Ps = 6.800 kg/cm2 a Curve 5: MW = 9.70; Ps = 14.900 kg/cm2 a Curve 6: MW = 10.8; Ps = 14.900 kg/cm2 a