王德帥 楊明 孫麒豐

摘 要：在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中，需要采用加壓的方式來使得相關(guān)物料的物理狀態(tài)進(jìn)行改變，以便更好的儲存和運(yùn)送。在這一過程中，壓縮機(jī)是非常核心的一項(xiàng)生產(chǎn)設(shè)備。喘振是壓縮機(jī)常見的一種問題，壓縮機(jī)一旦發(fā)生喘振，就會影響實(shí)際的生產(chǎn)流程，嚴(yán)重時(shí)還會引發(fā)生產(chǎn)安全事故。有鑒于此，本文對儀表聯(lián)鎖一體化控制單元（ITCC）在壓縮機(jī)防喘振控制上的應(yīng)用進(jìn)行了探討，旨在進(jìn)一步保證化工生產(chǎn)的安全、順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：ITCC；壓縮機(jī)；防喘振；控制系統(tǒng)

建立健全檢測和保護(hù)系統(tǒng)可以及時(shí)了解壓縮機(jī)運(yùn)行情況，以便發(fā)現(xiàn)機(jī)組中的問題，然后進(jìn)行處理，必要時(shí)可下達(dá)停車的命令，對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。ITCC 屬于綜合控制的系統(tǒng)，可以完成上述的控制，并且與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，這種系統(tǒng)有著可靠性高、系統(tǒng)組態(tài)與功能強(qiáng)大等優(yōu)勢。

一、ITCC 系統(tǒng)的構(gòu)成

PLC 控制系統(tǒng)，是一種可編程邏輯控制器，也是數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，而ITCC 系統(tǒng)，就是以WOODWARD MicroNetTMR 為中央處理器的PLC 監(jiān)控操作系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，其中HMI 表示人機(jī)接口顯示單元、Protech203 表示超速聯(lián)鎖系統(tǒng)、DCS 表示現(xiàn)場總線系統(tǒng)、SIS 表示安全儀表系統(tǒng)、MCC表示低壓電控系統(tǒng)、LCP 表示現(xiàn)場控制面板。

二、防喘振控制分析

ITCC 具有3 個(gè)防喘振控制回路，分別是閉環(huán)喘振控制線（SCL）控制、閉環(huán)速率控制、開環(huán)階躍控制。同時(shí)喘振控制線控制，以及速率控制，是最初始的防喘振控制線，合理的控制可有效的避免喘振情況的發(fā)生。

離心壓縮機(jī)在工作時(shí)，喘振是伴隨的特有屬性。壓縮機(jī)負(fù)荷的大小直接影響排氣量的大小，排氣量的大小和震蕩的幅度有直接的聯(lián)系。這種排氣震動等周期性的變化，就是我們說的壓縮機(jī)喘振。若想避免發(fā)生壓縮機(jī)喘振的情況，需要相關(guān)人員全面認(rèn)識壓縮機(jī)特性的曲線，在每一種轉(zhuǎn)速下，其壓縮比值均會有個(gè)高點(diǎn)，把全部轉(zhuǎn)速下高點(diǎn)連為一條線，就可以獲得喘振線。由于每一臺壓縮機(jī)特性曲線存在差異，不僅會因?yàn)檗D(zhuǎn)速和壓縮比值受到影響，而且會因?yàn)榉肿恿?、吸入壓力與溫度等受到影響。加之，管網(wǎng)的特性和喘振有著相關(guān)性，這就需要針對壓縮機(jī)實(shí)際情況制定防喘振的措施，對喘振情況進(jìn)行控制。

三、在壓縮機(jī)中應(yīng)用ITCC 系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)的情況

（1）DCS 流量的控制

可以在第1、2 段出口設(shè)置一個(gè)測量裝置，即FT103A/B，主要用來測量防喘振的控制流量；第3、4段出口設(shè)置FT121A/B 裝置，同樣用來測量防喘振的控制流量，將FT121A/B 與FT103A/B 流量測量的變送器置于ITCC 與DCS 的系統(tǒng)中，于DCS 系統(tǒng)中設(shè)置了防喘振的控制器，經(jīng)PID 的運(yùn)算以后，將MV 數(shù)值輸?shù)絀TCC 的系統(tǒng)中。同時(shí)DCS 操作人員能對防喘振的控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，置于選取ITCC 的控制系統(tǒng)或是DCS 的控制系統(tǒng)，主要由ITCC 選擇開關(guān)來決定。此外，于ITCC 中進(jìn)行防喘振的控制，主要是采取流量變送器的測量流量值，在控制器中實(shí)施壓力與溫度補(bǔ)償，再對實(shí)際流量數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，并與防喘振的控制線流量進(jìn)行對比，明確要不要將防喘振的控制閥打開。

（2）確定防喘振的控制線（SCL）

在計(jì)算壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)入口流量時(shí)，使用多變壓頭和平方比值，在一些特殊情況下，會因?yàn)榱髁繙y量準(zhǔn)確性的問題不能驗(yàn)證喘振線，所以在喘振點(diǎn)測量時(shí)，最好方式就是現(xiàn)場測量。將防喘振的控制裕量調(diào)整為喘振發(fā)生時(shí)的流量5%-15%，同時(shí)在ITCC 的控制器中把上述裕量設(shè)置成防喘振的控制線/SCL。

防喘振的控制點(diǎn)等于（QS+Margin）2/HP。在公式中Margin 代表防喘振的控制裕量值，需要在各種轉(zhuǎn)速情況計(jì)算出防喘振的控制點(diǎn)數(shù)值，根據(jù)閥門大小與控制系統(tǒng)的狀況，把防喘振的控制閥響應(yīng)時(shí)間設(shè)置成2-5 秒，而對10%甚至于更少安全的裕量，需要按照移動的速率確定響應(yīng)時(shí)間。

四、在壓縮機(jī)中運(yùn)用ITCC 系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)的方法

（1）防喘振的操作

在壓縮機(jī)運(yùn)行的過程中，需要按照實(shí)際數(shù)據(jù)對多變壓頭進(jìn)行計(jì)算，對工況點(diǎn)進(jìn)行確定，計(jì)算工況點(diǎn)和喘振線/SL、防喘振的控制線/SCL 間的距離。

若系統(tǒng)處于穩(wěn)定值，要手動復(fù)位以后才可以將防喘振閥門關(guān)小，在關(guān)小時(shí)，不可以出現(xiàn)擾動波動情況。防喘振的系統(tǒng)為避免防喘振閥門輸出發(fā)生變化，需要伴隨信號情況不斷的開關(guān)，這在很大程度上會縮短閥門壽命。如果輸出信號在2%以內(nèi)，閥門就不會有動作，僅有輸出的偏差超過2%，閥門才會有動作。

（2）防喘振的控制功能

通常情況下，壓縮機(jī)防喘振的控制主要是當(dāng)壓縮機(jī)速度到達(dá)額定的轉(zhuǎn)速時(shí)，通過操作工來投用。操作方式主要包含三種，即自動、手動與手動后備，其中，手動方式可以控制防喘振的控制全部功能，能夠?qū)Ψ来耖y進(jìn)行直接控制；手動后備的方式則是在工作點(diǎn)與喘振控制線距離較遠(yuǎn)時(shí)投用，相關(guān)操作工可以對防喘振閥進(jìn)行控制，如果壓縮機(jī)的工作點(diǎn)與喘振控制線距離較近，那么防喘振的控制高選擇線/HSS 就會發(fā)揮作用，將防喘振閥強(qiáng)制打開；自動控制方式屬于ITCC 控制，經(jīng)計(jì)算流量過程參數(shù)，可以對防喘振閥進(jìn)行控制，這種模式比較嚴(yán)格，操作者不能關(guān)閉與開啟防喘振的閥門。

總之，和模擬儀表的組成控制系統(tǒng)比起來，ITCC 防喘振的控制系統(tǒng)主要通過組態(tài)方式組成相應(yīng)的控制回路，主要優(yōu)勢是修改變更比較方便與組建靈活。而模擬儀表的控制方案修改需要經(jīng)過增減自控設(shè)備與變更接線等才可以完成。但是需要注意的是，雖然ITCC 的應(yīng)用，有效的提高了壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的效率和可靠性，但是在使用和維護(hù)壓機(jī)防喘振儀表時(shí)，還是要注意壓縮機(jī)事項(xiàng)，實(shí)時(shí)的關(guān)注壓機(jī)進(jìn)口流量、壓力，以及裝置流量等參數(shù)的變化，根據(jù)實(shí)際的壓縮機(jī)工況，采用合理防喘振控制模式，從而更好的使壓縮機(jī)遠(yuǎn)離喘振區(qū)，避免事故的發(fā)生。

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