壓縮機(jī)防喘振控制及應(yīng)用

張家瑞　曹錚　羅嘯天

摘要：離心式壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，葉輪高速旋轉(zhuǎn)經(jīng)由擴(kuò)壓機(jī)擴(kuò)壓之后，會(huì)提升氣體的壓力，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，其在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常關(guān)鍵的地位，且其應(yīng)用越來越廣泛。在壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，由于其自身運(yùn)行機(jī)理和外部因素的共同影響導(dǎo)致其容易出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，不利于壓縮機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。所以，對(duì)離心壓縮機(jī)喘振原因進(jìn)行分析，并采取合適的防喘振措施，對(duì)于保證現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定進(jìn)行非常重要。文中以C02壓縮機(jī)為例對(duì)壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，然后提出了一些改造和防范措施，希望能夠進(jìn)一步促進(jìn)壓縮機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī);防喘振;問題分析;防范措施

中圖分類號(hào)：TP272

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）03-0041-02

0引言

離心式壓縮機(jī)在當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，在鋼鐵、化工以及石油等行業(yè)都有運(yùn)用，其主要功能為壓縮并輸送氣體。CO2壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)若是抗干擾性能、控制性能較差，很容易對(duì)其裝置的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較大的影響，從而只能依靠手動(dòng)控制進(jìn)行。通常來說，CO2壓縮機(jī)都存在防喘振控制功能與不完善，以及性能與防喘振控制缺乏協(xié)調(diào)功能，導(dǎo)致壓縮機(jī)的性能無法得到有效的調(diào)節(jié)，進(jìn)而大大影響到氣化運(yùn)行德定性。所以，需要對(duì)C02壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行有效分析，并通過技術(shù)改造，來提高整體設(shè)備的使用性能，使其更加高效的運(yùn)行。

1防喘振控制系統(tǒng)常見問題

CO2壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)常見問題主要有三點(diǎn)，其一是防喘制余f較大，且壓縮機(jī)的回流閥開度也較大，使得CO2壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中，容易出現(xiàn)較大的能源損耗;其二是防喘振控制的抗干擾性能較差，且運(yùn)行不穩(wěn)定，使得整個(gè)C02壓縮機(jī)裝置的運(yùn)行狀態(tài)受到影響，只能依靠手動(dòng)進(jìn)行控制;其三是壓縮機(jī)的性能與防喘振控射功能還缺乏完善性，且防喘振控射與性能沒有很好的協(xié)調(diào)運(yùn)作，導(dǎo)致壓縮機(jī)的性能無法得到更好的調(diào)節(jié)。

1.1影響因素及排除

進(jìn)氣參數(shù)的波動(dòng)、管線堵塞、火炬閥的故障、裝置加工負(fù)荷變化、原料性質(zhì)的變化、實(shí)際進(jìn)口流量與設(shè)計(jì)值存在負(fù)偏差等都會(huì)造成機(jī)組工作點(diǎn)向靠近防喘振線的方向移動(dòng)。另外，如防喘振控制系統(tǒng)算法、防喘振線的安全余量設(shè)置偏大，也同樣會(huì)造成工作點(diǎn)相對(duì)靠近或越過防喘振曲線而無法關(guān)閉防喘振閥。

1.2防喘振控制系統(tǒng)

喘振線的形成，是通過壓縮機(jī)的預(yù)期性能曲線各工況下的喘振點(diǎn)坐標(biāo)，經(jīng)代入喘振點(diǎn)計(jì)算數(shù)學(xué)模型而得到的。防喘振線是自動(dòng)形成的，程序中只輸入安全余量值?？烧J(rèn)為：喘振點(diǎn)坐標(biāo)是接近真實(shí)喘振點(diǎn)的，喘振線是真實(shí)的。

由實(shí)際操作點(diǎn)（工作點(diǎn)）的橫坐標(biāo)的算法看出，橫坐標(biāo)與進(jìn)出口溫度壓力及節(jié)流元件差壓值都有關(guān)系。根據(jù)本壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，影響最大的就是出口差壓值hd。

1.3運(yùn)行參數(shù)的變化

如能將一二級(jí)防喘振閥關(guān)閉，即可得到機(jī)組的真實(shí)流量。具體操作方法是，將機(jī)組背壓降低至不影響后路系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量的1.1MPa，最大程度的增加富氣流量。關(guān)閉防喘振控制閥手閥來逐漸減少返回流量，直至現(xiàn)場(chǎng)完全關(guān)閉。關(guān)死后，逐步地提高背壓至正常的背壓壓力（1.3MPa），測(cè)試真實(shí)工作點(diǎn)的位置及相關(guān)參數(shù)。

1.4原因分析

因?yàn)樵囼?yàn)及運(yùn)行數(shù)據(jù)均在裝置最大富氣量的條件下得到，在該情況下，工作點(diǎn)越過防喘振線，靠近喘振區(qū)。因此壓縮機(jī)實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量存在負(fù)偏差，是一段防喘振閥無法關(guān)閉的主要原因”。

2防喘振控制系統(tǒng)的技術(shù)改造

2.1具體改造方案

CO2壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)要得到技術(shù)上的改造，也需要從多方面因素進(jìn)行考慮。首先，要把C02壓縮機(jī)的前三段防喘振控制回路，以及人口壓力控制，通過現(xiàn)有的ICS控制系統(tǒng)移至CCC的Vanguard控制系統(tǒng)上。之后，在對(duì)各段端的曲線急性實(shí)地測(cè)責(zé)，進(jìn)行高效、精準(zhǔn)、安全的性能控制及防喘振控制，確保整個(gè)裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性。另外，對(duì)于參與到防喘振控制及性能控制的相關(guān)信號(hào)，要通過信號(hào)分離器，分一路進(jìn)入到CCC系統(tǒng)內(nèi)，而另一路則進(jìn)入到原有的ICS控制系統(tǒng)中，并保留原有的控制連領(lǐng)邏輯以及控制連銷速度方面的性能。同時(shí)，還可以新增一臺(tái)CCCTrainViewII作為操作站。在對(duì)操作站予以改進(jìn)之后，要確保各個(gè)操作站臺(tái)能夠獨(dú)立的運(yùn)行，且相互之間不會(huì)產(chǎn)生影響。

2.2控制目標(biāo)分析

CCC系統(tǒng)的優(yōu)化喘振控制、回路解耦控制、性能控制等，均可以有效消除壓縮機(jī)出現(xiàn)的喘振威脅，特別是開工初期所產(chǎn)生的喘振，使得喘振閥能不斷向著自動(dòng)化方向發(fā)展。在CO2壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)技術(shù)改造中，降低能耗可謂是一大重要的改造目標(biāo)。在低負(fù)荷狀態(tài)下，要盡可能的消除壓縮機(jī)回流，讓開動(dòng)時(shí)間有效縮短，并放空開工過程，進(jìn)而有效降低由于劇烈工藝擾動(dòng)所導(dǎo)致的壓縮機(jī)入口流受銳減出現(xiàn)的裝置驟?，F(xiàn)象。同時(shí)，還要注意克服裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所出現(xiàn)的較大工藝擾動(dòng)，讓整個(gè)裝置得到持續(xù)性的運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種過程中，要注意進(jìn)行P0C控制以及入口壓力的限制控制、出口壓力P0C控制，避免因工藝擾動(dòng)而導(dǎo)致壓縮機(jī)損傷，及入口分液罐的損傷，確保壓縮機(jī)不出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。同時(shí)，還要注意提升自動(dòng)化的操作水平>進(jìn)而控制開工時(shí)間，讓所有的控制回路均能夠有效投入到生產(chǎn)過程中，并擁有相應(yīng)的自動(dòng)化加載及卸載功能，進(jìn)而大大降低操作人資的工作強(qiáng)度[2]。除此之外，還要注意提高壓縮機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性，通過全冗余控制系統(tǒng)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的回路故味診斷，降低機(jī)組停車率及故障停機(jī)率。

2.3技術(shù)改造

Vanguard控制系統(tǒng)為CCC公司防喘振的專用系統(tǒng)，屬于實(shí)時(shí)多任務(wù)的開飯時(shí)控制系統(tǒng)，主要采用CPCI這一安全型的總線構(gòu)建，并將雙重冗余容錯(cuò)硬件與冗余容拼技術(shù)結(jié)合，通過Fallback策略，來大大提升系統(tǒng)的可靠性。這種技術(shù)上的改造，主要是將關(guān)健任務(wù)及非關(guān)鍵任務(wù)，依描操作的優(yōu)先等級(jí)予以控制，進(jìn)而確保系統(tǒng)的整體執(zhí)行速率。如：調(diào)速、防喘振以及抽汽控制執(zhí)行的速率為通常為20ms，而通常益測(cè)為100aw，因此，用通過機(jī)組精確度控制，確保壓縮機(jī)的運(yùn)行正常。

在枝術(shù)改進(jìn)中，通過增加CCCVanguardS5Duplex的控制系統(tǒng)>對(duì)C02壓縮機(jī)出口壓力及喘振控制進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而優(yōu)化整個(gè)機(jī)組的操作性能。在原有的ICS控制系統(tǒng)中，相應(yīng)的控制信號(hào)，主要是經(jīng)過一進(jìn)二處分配器，分別進(jìn)入到CCC系統(tǒng)以及原有的ICS系統(tǒng)內(nèi)。而在技術(shù)改造中，CCC壓力控制器的輸出量，要接入到ICS系統(tǒng)內(nèi)，而ICS系統(tǒng)的相關(guān)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出的模擬量，也要接入到CCC系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的追綜。另外，通過增設(shè)一個(gè)工程師站及操作站，來對(duì)機(jī)組進(jìn)行更好的操作，并進(jìn)行喘振曲線的重新測(cè)量。與此同時(shí)，要將系統(tǒng)控制站的機(jī)柜安裝到操作臺(tái)，上，將以太網(wǎng)艱控制站進(jìn)行連接。而在ICS系統(tǒng)以及CCC系統(tǒng)之間的系統(tǒng)故陣、停車、啟動(dòng)等信號(hào)，則要用硬接線連接。

2.4現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

CO2壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的改造中，還需要對(duì)其改造時(shí)間進(jìn)行科學(xué)、合理的安排，并通過制定出有效的操作方案，來縮短工期，降低成本，讓機(jī)組盡快投入運(yùn)行中a對(duì)于工藝存在特殊要求的相關(guān)聯(lián)銷，要進(jìn)行安全規(guī)范的操作，并盡量避免使用電焊。同時(shí)，還需要對(duì)接地系統(tǒng)、電源網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行認(rèn)真的檢查，對(duì)各項(xiàng)系統(tǒng)進(jìn)行功能方面的測(cè)試，并與改造前的方案予以比較。同時(shí)，還需要做好現(xiàn)場(chǎng)以及主控聯(lián)校，并對(duì)改造中所牽扯到的接線進(jìn)行確定。

3結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中壓縮機(jī)是非常重要的一種設(shè)備，在很多領(lǐng)域中都有著重要的運(yùn)用。面對(duì)壓縮機(jī)喘振問題，在實(shí)際工作中應(yīng)該積極采取措施進(jìn)行預(yù)防和控制，確保壓縮機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定和安全。CO2壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)改造，能夠有效降低能耗，并優(yōu)化喘振控制，消除了壓縮機(jī)產(chǎn)生的各種喘振威胰，進(jìn)而大大提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，是確?？辗謮嚎s裝置整體運(yùn)行效率的重要舉措。

參考文獻(xiàn)

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