循环气压缩机防喘振控制

循环气压缩机防喘振控制摘要:ﻩ本文系统介绍ＴRIＣOＮ系统在循环气压缩机机组防喘振控制得应用及控制原理、重点介绍防喘振系统得功能模块得构建,同时简述机组运行故障时得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,成为工艺连续运行得“心脏”。

但就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,而且占用得空间大等缺点,对于工艺成熟得企业一般不设置备用机组。

喘振就是离心式压缩机固有得特性,每一台离心式压缩机都有它一定得喘振区,因此只能采取相应得防喘振调节方案以防止喘振得发生、本文以天利高新技术公司醇酮厂得循环气压缩机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得处理方法、2、离心式压缩机喘振机理:离心式压缩机得特性曲线与喘振ﻩ离心式压缩机得特性曲线就是指压缩机得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得关系曲线P2/Ｐ1~Q得关系,其压缩比就是指绝对压力之比,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得极限曲线,如图中虚线。

所以,图中还有阴影部分称为喘振(或飞动)区;在虚线得右侧为正常工作区、实线与虚线之间就是临界区,压缩机可以运行,但太靠近喘振区,应尽量避免长期工作。

P 2/P 1图2、2固定转速机下得特性曲线图２。

2就是一条某一固定转速机下得特性曲线,喘振时工作点由A-B-C －D-Ａ反复迅速得突变。

喘振就是一种危险现象,发生喘振时,可发现在入口管线上得压力表指针大幅度摆动,流量指示仪表也发生大幅度得摆动。

喘振现象会损坏压缩机得各部件,轴承与密封也将受到严重损害,严重时造成轴向窜动,甚至打碎叶轮,烧轴,使压缩机遭受破坏。

喘振就是离心式压缩机固有得特性,每一台都有它一定得喘振区,因此只能采取相应得防喘振调节方案以防喘振得发生。

3、工艺流程简介:ﻩﻩ 醇酮装置就是利用环己烷(C 6H 1２)在铁系催化剂得催化作用下与贫氧空气(氧含量:10％)中得氧组分发生氧化反应,生成环己醇(分子式:C 6H 1１O ＯH)、环己酮(分子式:C 6H 10O)、还己基过氧化物(可分解为环己醇、环己酮),前两者合称醇酮。

另外,由于反应温度、氧气含量得不同,会产生甲酸、二元酸等付产品。

循环气压缩机组就是用于反应尾气得重复利用,与来自新鲜空气压缩机C ４1102得新鲜空气配制贫氧空气(氧含量:10％)。

循环气机组部分得实时工艺流程如图3、1,流程说明如下:4.5M Ｐa 中压蒸汽自管网来,经过减温减压后至4、1ＭPa,用于驱动汽轮机(杭汽大陆产:B0.3—4、1/1、1型)Ｃ４1101/2,蒸汽凝结水直接排入地沟。

汽轮机通过齿轮变速箱升速后驱动贫氧空气压缩机C4110１/1,使之达到18８31r ／min 。

经过醇酮反应器贫氧催化反应消耗掉贫氧空气中氧组分得尾气,通过洗涤工艺后主要成分为氮气(Ｎ2:9５.52%),氧气(Ｏ2:3。

４４%)、微量ＣO 、C Ｏ2、环己烷蒸汽等。

经过贫氧空气压缩机入口气液分离器分离出凝结液体后进入压缩机升压,经出口气液分离后进入气气混合器R41１０3,与来自新鲜空气压缩机得新鲜空气混合调配成氧含量为不大于10%得贫氧空气,送往醇酮反应器进行贫氧催化反应。

FICSA 2171图3、1 循环气压缩机简易工艺流程图4、循环气压缩机防喘振系统得构成:4。

1、机组及控制系统概述:循环气压缩机C41101就是天利高新技术公司525０0T/h醇酮生产装置得核心设备。

循环气压缩机使用由沈阳鼓风机厂设计制造得单级悬臂高速型离心压缩机(SＶＫ1-H),压缩机入口压力就是高压型。

原动机采用杭汽大陆生产得B0.3-４。

1/1。

1蒸汽轮机、压缩机SＶK1—Ｈ技术参数如下:正常质量流量10441kg／h;轴功率:２29kＷ; 原动机功率:３00kＷ;出口温度:8１。

6℃; 入口温度:２8℃;出口压力:２.１MＰa; 入口压力:1。

6MPａ;工作转速:1８83１r/min;一阶临界转速:8912r/min; 二阶临界转速:403８３r/min。

机组监控系统采用三重化控制系统(软件版本为:ＴｒiStaｔioｎ11３1.4、1)作现场控制系统,用监控软件(ＩＮTＯＵCＨ 9。

5)作上位监控。

４。

2、循环气压缩机防喘振控制系统功能设计:4.2.1、防喘振控制阀“快开慢关”、要求防喘振控制阀能够平稳调节,在异常工况时能够快速打开4.2.2、由于不能全范围做喘振实验,理论计算不能绝对准确,制作得喘振线采用插补运算所得,所以需要设置一条防喘振控制线,使两线之间有一定得安全裕量。

4.2.3、喘振控制器设置为随动调节系统,其给定值通过盘旋给定控制器计算,实时跟踪操作裕量;对于偏差得调节采用PＩ调节功能;根据偏差大小得范围使用不同得PI控制参数,即要求PI控制有自适应能力。

4.2.4、发生“喘振"后,无论就是否真实,为了防止机组再次达到喘振组态,设置累计安全裕量调整偏置;在确认为虚假喘振后,可以对喘振计数器,安全裕量调整偏置复位。

4.2.5、在喘振控制器调节作用之前得异常工况,设置喘振超驰控制、过程超驰控制通过选高控制,阻止机组进入喘振区;当以上控制产生效果前,设置独立得跳车控制保护机组、4.2.6、根据操作需要设置3种操作方式:自动、半手动(安全运行)与全手动控制。

在机组停止状态时调试得需要设置实验方式。

４。

3、控制方案说明:4。

３.1、通常采用孔板、阿牛巴等测量元件测量差压得方式测量压缩机输出流量。

对于输出得气体体积流量,由于不同工况时温度压力不同,需要根据理想气体状态方程,进行温度压力补偿,计算出标准状态下得体积流量,以满足防喘振控制得需要。

4。

3．2、根据机组喘振实验所得喘振点参数或根据机组生产厂方提供得喘振点(一般不大于5点)参数,采用插补运算得方法,制作“压比(ｙ轴)—出口流量(x轴)”喘振线。

当实际操作得工作点(实际操作压比,实际操作流量)在喘振线得右边时,机组处于安全工作区;当实际操作得工作点因压比、流量或出口温度得变化导致向喘振线方向移动,接近喘振线时,机组处于临界喘振状态;继续朝喘振线得左边移动时,机组进入喘振区。

4.３。

3、为了控制机组工作点在所以防喘振系统需要设置一条实际防喘振控制线(见图4、１),与喘振线之间留有安全控制裕量,包括以下两项:可以预置得裕量偏差常量、喘振点得比率值。

可以表达为下式: ｒＳＡFEＴＹ＿O Ｐ=Cｏn ｓtanｔMaｒｇｉn +Prｏpｏrｔiｏnal Ｍａrgｉｎ×ｒSULIN/1０0其中: rSULＩN为喘振线上得各喘振点;计算由功能块SAFＥTY＿MAR实现。

Control Line(SAFETY_OP)图4。

１防喘振控制线理论图图４.2线间关系图4。

3.４、机组在正常运行过程中,不宜大幅度调整喘振阀门得开度,而且防喘振控制线与喘振线之间可以调节得空间小,所以系统设计一条盘旋线(见图4。

2),使之实时跟踪机组运行工作点,并使实际工作点围绕盘旋线小范围(Ｈover Ｓettiｎg)调节。

在本例中盘旋线与喘振控制线之间得裕量设置为18００Nm3/h。

盘旋给定功能由SＰ＿HＯＶER功能块实现:当实际操作裕量大于盘旋点时,为实际操作裕量与盘旋点得差值;当实际操作裕量开始减小时,功能块得输出以预设得速率减小;当实际操作裕量不大于盘旋点时,以累计安全裕量做为功能块得输出。

其输出作为喘振控制器得给定值。

４.3。

5、喘振控制器(ＰID_SRG)依据盘旋给定控制器输出得设定值与实际操作裕量得偏差进行PI控制运算,得到得结果经防喘振阀门控制源判断去调节防喘振阀得开度,从而改变工况,使实际工作点稳定在一个新得安全工况。

由于盘旋设定功能块(SP_HＯVＥＲ)在实际操作裕量减小到时候,其输出以设定点速率减小,对于喘振控制器而言,其给定值就是动态得、4．３。

６、喘振控制器(PID_SＲG)得PI参数由适应性调节参数功能块(Adptｖ_Tn1)提供:当设定值与实际操作裕量得差值大于设定范围(PK_PT1),提供设定参数TUＮ1;当实际操作裕量与设定值得差值大于设定范围(PＫ_PT2),提供设定参数TUN2;当差值在正常范围内或者功能块被禁止时提供设定参数NＯRMAL。

自适应得ＰI控制参数有利于喘振控制器(PID_SRG)调整控制力度,使机组控制平稳、4．３.7、喘振超驰控制器(SRG＿OＶRD)就是一个纯比例得控制器,在压缩机工作点移动到喘振超驰控制线(喘振线与防喘振控制线之间,安全裕量得7%)开始动作,逐渐打开防喘振控制阀。

它就是在喘振控制器(PＩD_ＳRＧ)产生控制效果之前,快速将压缩机实际工作点拉回安全区。

阀门控制方式选择功能块VＡＬVE_SEＬ05得作用就是实现喘振控制系统得３种操作方式,并在自动控制、半手动控制时选择4。

３.8、跳车曲线功能块(ＤUMP SOＬEＮＯIＤ＿FUNCTＩＯN)得作用就是当压缩机实际操作裕量小于累计安全裕量得一个设定倍数(kDUMＰ,设置为小数)时,产生一个跳车信号,使防喘振电磁阀失电,快速打开防喘振阀,防止机组进入喘振区。

跳车曲线功能(DＵMP ＳOLＥNOＩD_FUNCTION)也就是机组防喘振系统得最后保障。

4。

４、防喘振控制过程简述(假设压比不变,见图４。

3):当压缩机在实际得工况运行时,如图４。

3中得A点,盘旋设定点Av,跟踪A点,喘振控制器输出为0%,此时防喘振阀已经全关。

当压缩机因为工艺原因,实际工况到达图4。

3中得B′点时,盘旋设定点从Aｖ点以设定速率向Bv′点靠近,同时喘振调节器输出信号增加,防喘振阀门逐渐开启,出口流量增加,将实际运行点拉向Ａ点方向到B′点;直到Bv点移动到B点得左边,防喘振调节器得输出逐渐下降知道0%,此时防喘振阀已经全关、此时压缩机达到一个新得运行点B点,盘旋设定点到达Bv点。

当压缩机工作在A点时,工艺原因导致工作点低于实际防喘振控制点,如图中Bv′点,如果不考虑系统反馈作用或者防喘振调节起作用前,盘旋设定点以设定速率递减到Bv′点,但不会低于Bｖ′点、当压缩机工作在A点,如果实际工况到达了Ｃ点,则盘旋设定点及时跟踪到Cv点。

当压缩机工作在A点,工艺原因导致运行工作点穿越初始防喘振线,到达D点,喘振超驰开始以比例控制方式控制,保证工作点移动到喘振线时,防喘振阀全开、当工作点移动到E点时,只要不就是在全手动运行模式,ＤUMP跳车功能动作,直接驱动防喘振电磁阀,使防喘振阀门全开,保证机组不进入喘振区。