防喘振功能详解

通用喘振线
喘振参数
压缩机的喘振点可由压比（Pd/Ps）及入口流量表测出的入口流量计 算得出。入口流量的测量值与 Pd, Ps, Td,及Ts等可用来计算等价孔板 值h（该孔板可视为位于压缩机的入口），进而作出喘振预测。 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
4
4 6 . 2 ,4 . 2 ( x 2 , y 2 ) 4 0 .5 ,3 .3 (x 1 ,y 1 )
3
2 1 0 20 40 h /P s
%
60
80
100
喘振曲线－ 喘振曲线－压升
100 9 2 .6 ,9 8 .5 (x 4 ,y 4 ) 80 DP 6 0 .8 ,8 6 .8 (x 3 ,y 3 )
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。
TRICON 喘振控制器特性
特性简介： 特性简介： 因为喘振发生得很快，必须使用特殊的控制技术来保证防喘阀及时打开。 TRICON控制器的运算速度很快，而且能够高效处理复杂的算法，所以 TRICON控制器可以理想地实现防喘控制。 防喘控制策略的标准特性有： 防喘控制策略的标准特性有： 可选择Pd/Ps对h/Ps或Dp对h的算法 如果喘振发生，喘振安全裕度可自动调整 设定点浮动线功能可以在工作点向喘振线窜动时及时打开防喘阀 特殊的喘振控制器带有适应增益及快开/慢关响应等功能 比例调节功能可以‘迫使’防喘阀独立于控制过程而打开 灵活的起机和跳车逻辑 可选择手动控制帮助设定、测试和故障排除 当喘振逼近或透平跳车时，电磁阀触点输出可“打开”防喘阀
说明：如果实际应用需要，以上特性均可实现，未要求的特性则不予实现。
压比或压升算法选择： 压比或压升算法选择：
如前所述，根据使用需要，可选两种防喘算法之一进行组态。喘振线最 多可以设置到10段。下面的图例显示的是4段的喘振线。 喘振曲线－ 喘振曲线－压比
6 9 2 . 6 ,5 . 8 ( x 4 , y 4 ) 5 Pd Ps 6 0 .8 ,5 .1 8 (x 3 ,y 3 )
DUMP输出： 输出： 输出
当向喘振控制线左方出现特定窜动时，可组态一个触点输 出打开大功率电磁阀，来使防喘阀快开。此特性对于有较 短阀程的大阀门来说很有用。当系统从喘振状态回来时， 电磁阀关。对阀的控制则可从比例控制恢复到正常的喘振 控制。
防喘振控制
在本套系统中，我们利用TRICON 防喘振扩展函数模块来完成压缩机的防喘振 控制。 防喘振扩展函数及功能块说明 在本套系统中，我们利用TRICON 防喘振扩展函数功能模块来完成压缩机的防 喘振控制。应用在防喘振控制中 防喘振扩展函数文件名： SGA31-02.LT2 防喘振扩展函数的各功能块作用如下： 喘振线功能块（Surge_Line）COMPRESSOR_SURGE_LINE 喘振监测功能块（Surge_Detect_02）COMPRESSOR_SURGE_DETECT 喘振调节功能块（Surge_Control_02）COMPRESSOR_SURGE_CONTROL
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
设定点浮动线
Surge Line Control Line Control Setpoint
PD/PS
Current Operating Point
Hover Setting
Suction
x Flow
适应性增益和非对称响应： 适应性增益和非对称响应：
喘振控制器提供了一种适应性增益特性。当工作点在喘振 控制线右方时，该特性减少了比例动作。当工作点在喘振 控制线右方的操作裕度超过设定距离，则调用适应性增益 特性。 根据比例或积分响应，防喘阀可打开，但STRAIGHT RAMP功能限制了防喘阀的关闭。该特性使得防喘阀响应 快。当工作点安全地移到喘振控制线的右方，防喘阀以设 定速率慢关，保证将透平驱动机及工况控制器调整到新的 工作条件下。
模块 6 喘振控制器，这是一个PID控制器，根据喘振控制器的设定值及 当前的入口流量来计算出喘振控制器的输出值。 模块 7 计算喘振控制器的比例项输出。如工艺扰动特别大或其它原因， 造成机组突然喘振，喘振控制器来不及响应，这时该模块输出一个比 例项输出值，迅速打开防喘伐。 模块 8 计算机组启动时的控制逻辑输出值。在机组启动时，控制逻辑 使防喘伐全开，使机组安全启动，从而防止意外事故发生。 模块 9 选择防喘振控制程序的输出值。即在快速PID控制器的输出值， 比例项的输出值，机组启动时的逻辑控制器的输出值三者之间进行高 选。
功能块3
如果当前裕度rMAR < -1 喘振标志 (fINSUR= 1) 如果当前裕度rMAR > 1 喘振标志 (fINSUR= 0) 如果喘振标志fINSUR 置1，在HMI 喘振标志“灯”变红，喘振累积数 rSURNO 自动加1，在HMI 上显示“喘振累积数” rSURNO = rSURNO+ 1 如果喘振微调发生的数 rRECNO < kRECNO 允许微调数10，因微调增 量kRCIN=2（2%），故下移次数最多5 次。 如果微调类型kRECT = 0，微调增量Krcinc=2（2%） 喘振线下移裕度rADMAR = rADMAR + kRCIN 喘振微调发生的数rRECNO= rRECNO+ 1 并在HMI 上显示“喘振数”。
设定点浮动线： 设定点浮动线：
一般情况下，压缩机不会在喘振线上持续运行或过长时间运行。当工 作点在控制线右方（安全区域），喘振控制器的设定点（线）须在当前 h值的某一可设百分比范围内以可设值移动。当工作点越过设置点（浮 动线），以小幅快速向喘振线窜动时，将发生如下情形： 防喘阀迅速打开 设定点浮动线将以可设值移动直至防喘阀全关 新工作点建立 如果设定点浮动线与喘振控制线重合，系统将保持回流以保证在喘振控 制线上运行，此特性并非在所有条件下应用，在应用前亦需作充分评估
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。
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 验，如果机组发生喘振，说明喘振安全域设得不太准确，需要自动重 新调整。 模块 4 生成喘振控制线，即喘振曲线加喘振安全域得到的喘振控制曲 线。 模块 5 计算出喘振控制器的设定值。振控制器的设定值根据工作点的 变化而变化。
比例功能： 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。 即使在喘振控制器失调Detect_02）
在本程序中，我们使用的是压比aPRATIO102J1 对流量差压rHX102J1（Pd/Ps 对h/ Ps）的算法。 在完全手动状态下gMANUAL 置1，输出阀位由操作员在HMI“手动输出”上给 出，当在半自动状态下，手动控制时，喘振控制优先。 本程序喘振控制模式采用压比rPRATIO（Pd/Ps 纵坐标）对能力rHX（h/ Ps 横 坐标）组成的坐标曲线，选压比算法时kSUMOD 设置为1，入口流量选择带温 度补偿即HXTYPE 设置为2，机组效率EFF=0.85, 热容比K=1，入口压力单元 （表压刻度）X=5（模块内有压力补偿101.3KPa），出口压力单元（表压刻度） Y=5（模块内有压力补偿101.3KPa），温度单元Z=2（摄氏度）。 压缩机基准温度Tb（40.0℃），孔板基准温度Tbo（40.0℃），基准压力Pb （ 70.0KPa），孔板 基准压力Pbo （ 70.0KPa）， 安全裕度偏置KEBIAS=10， 比例安全裕度即安全裕度线修正置KEPROP=7，喘振线裕度rADMARC1。 喘振点为rSULIN，压比为rPRATIO（Pd/Ps），能力为rHX(H/Ps)