袁震

沈陽富力科技有限公司 遼寧沈陽 110003

中國石油大慶煉化公司煉油二廠加氫改質(zhì)K-401壓縮機(jī)目前控制系統(tǒng)是：ABB公司SC300E控制系統(tǒng)（安全降級(jí)策略是320方式）、WW505調(diào)速器、WW505C防喘振、Protech203超速保護(hù)、本特利3500軸系儀表監(jiān)測系統(tǒng)。加氫改質(zhì)K401控制系統(tǒng)SC300E控制系統(tǒng)1999年投入使用，組態(tài)軟件TRIBUILD采用WINDOWS NT4.0操作系統(tǒng)，截至到2019年期間，已連續(xù)出現(xiàn)2次CPU故障，處理過程中，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的冗余功能不能真正的硬件冗余，導(dǎo)致喘振閥開閉響應(yīng)時(shí)間過長發(fā)生喘振異響，需要機(jī)組停機(jī)處理?，F(xiàn)對(duì)加氫改質(zhì)K-401壓縮機(jī)進(jìn)行控制改造，采用美國GE公司 PAC3I系統(tǒng)軟硬件對(duì)壓縮機(jī)喘振曲線進(jìn)行控制優(yōu)化.采用CIMPLICITY上位機(jī)軟件、ME下位機(jī)軟件對(duì)壓縮機(jī)喘振曲線進(jìn)行繪制、壓縮機(jī)操作點(diǎn)的計(jì)算和壓縮機(jī)安全操作編輯的計(jì)算與調(diào)整，根據(jù)壓縮機(jī)流量測量裝置和壓力檢測裝置的安裝位置不同，根據(jù)壓縮機(jī)入口流量、入口壓力和出口壓力三個(gè)參數(shù)動(dòng)態(tài)防喘振控制算法進(jìn)行壓縮機(jī)防喘振控制及優(yōu)化，這種方法不會(huì)因進(jìn)氣的溫度、壓力和分子量的變化而對(duì)喘振控制產(chǎn)生影響[1]。

1 防喘振曲線的繪制

根據(jù)條件值，利用系統(tǒng)上位機(jī)軟件可畫出壓縮機(jī)的喘振線，且根據(jù)壓縮機(jī)不同工況的出口壓力、入口壓力、流量，可以計(jì)算出喘振數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)分別設(shè)置在壓縮機(jī)喘振控制線模塊的相應(yīng)輸入點(diǎn)，即可以通過模塊內(nèi)部的計(jì)算畫出喘振線，喘振線右移10%的裕度，可自動(dòng)生成防喘振曲線并計(jì)算出喘振操作點(diǎn)。

計(jì)算出壓縮機(jī)喘振點(diǎn)和入口流量后，可計(jì)算出壓縮機(jī)的實(shí)際操作邊界，且根據(jù)工況適時(shí)調(diào)整壓縮機(jī)的安全邊界和壓縮機(jī)的操作點(diǎn)，使壓縮機(jī)始終運(yùn)行在一個(gè)安全的區(qū)域，壓縮機(jī)操作點(diǎn)在靠近喘振線或者發(fā)生喘振工況時(shí)，程序會(huì)采取相應(yīng)動(dòng)作。

2 根據(jù)程序控制，可使防喘振操作實(shí)現(xiàn)如下功能

（1）當(dāng)喘振發(fā)生后，防喘振線每增加2%就生成喘振下移線，成為新的防喘振線，當(dāng)工況穩(wěn)定脫離喘振區(qū)后，可按復(fù)位按鈕，取消喘振下移線，工作點(diǎn)隨工況移動(dòng)，可以在坐標(biāo)畫面上指示出工作點(diǎn)與防喘振線的距離。

（2）比例功能：系統(tǒng)的比例項(xiàng)，它可根據(jù)喘振線的比例移動(dòng)打開防喘振閥，當(dāng)操作點(diǎn)工作在喘振控制線的左側(cè)時(shí)，比例項(xiàng)在喘振控制線左側(cè)的實(shí)際操作邊屆設(shè)定區(qū)域內(nèi)開始打開喘振閥，本系統(tǒng)將比例項(xiàng)動(dòng)作值設(shè)為0.5，即喘振線與防喘振線之間距離為0---100%，當(dāng)工作點(diǎn)距離喘振線50%時(shí)，防喘振閥開始打開，當(dāng)工作點(diǎn)移動(dòng)到喘振線時(shí)比例輸出為100%，防喘振閥全開[2]。

（3）設(shè)定點(diǎn)游離功能，設(shè)定點(diǎn)游離強(qiáng)制喘振PID控制跟蹤壓縮機(jī)的操作邊界，當(dāng)操作點(diǎn)隨著流量的增加或者壓比的改變遠(yuǎn)離喘振控制線時(shí)，操作點(diǎn)迅速移動(dòng)到喘振線的右側(cè)，當(dāng)壓縮機(jī)以一定的速度接近喘振線時(shí)，喘振控制器立即跟蹤操作點(diǎn)，其輸出作為PID模塊的設(shè)定值。

（4）喘振PID控制，喘振控制的設(shè)定點(diǎn)來自設(shè)定點(diǎn)的游離功能，測量值為實(shí)際操作邊界，控制器執(zhí)行反作用，控制器參數(shù)由增益和積分組成，在測量中若增益增加1%或2%，控制器將減少2%，如果積分參數(shù)增加，則積分相應(yīng)變得更快，增益變量不影響積分行為，這里以兩個(gè)自適應(yīng)模塊分別為PID控制器的增益輸入和積分輸入，同時(shí)利用程序設(shè)定參數(shù)，能使防喘振閥具有快開慢關(guān)功能。

（5）將下位機(jī)程序模塊和上位機(jī)監(jiān)控畫面動(dòng)態(tài)連接起來，就可以畫出壓縮機(jī)的喘振線和防喘振以及壓縮機(jī)的實(shí)際操作點(diǎn)。

（6）壓縮機(jī)防喘振的關(guān)鍵是根據(jù)設(shè)備適時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)的喘振點(diǎn)，同時(shí)采用控制程序預(yù)測喘振發(fā)生，控制器使壓縮機(jī)運(yùn)行在一個(gè)安全的區(qū)域內(nèi)并實(shí)時(shí)跟蹤和修正操作點(diǎn)，使機(jī)組在安全的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，由于防喘振閥是確保壓縮機(jī)避免喘振發(fā)生的直接執(zhí)行裝置，因此它的工作是至關(guān)重要的。

（7）通過功能塊，比較壓縮機(jī)一段（r1vlv_DMD為一段，r1VLV_DMD_1為二段）的喘振閥位輸出與壓縮機(jī)二段運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的喘振閥為輸出，在利用選擇模塊決定輸出高的閥位到現(xiàn)場防喘振閥，如果r1VLV_DMD大于r1VLV_DMD_1，則比較輸出為1（1表示正常），SEL選擇模塊輸出r1vlv_DMD_1，則比較輸出為0（0代表連鎖），SEL選擇模塊輸出r1VLV_DMD_1，最后通過模擬量處理模塊輸出到現(xiàn)場防喘振閥，以控制防喘振閥的動(dòng)作。

（8）防喘振閥為氣動(dòng)閥，事故狀態(tài)通過連鎖電磁閥切斷氣源，使防喘振閥打開，防喘振閥緊急打開程序通過觸發(fā)器與或邏輯來實(shí)現(xiàn)閥的動(dòng)作，當(dāng)r1DUMP壓縮機(jī)一段比例項(xiàng)目ENABLE，上位監(jiān)控界面停機(jī)信號(hào)、現(xiàn)場緊急停機(jī)按鈕、跳車信號(hào)、急停按鈕、壓縮機(jī)二段比例項(xiàng)目ENABLE，任何一個(gè)發(fā)出信號(hào)都可以復(fù)位觸發(fā)器，使防喘振電磁閥失電，強(qiáng)制防喘振閥全開，防喘振閥連鎖動(dòng)作后，只有在以上條件都不具備的情況下，才能利用手動(dòng)復(fù)位或者按復(fù)位按鈕，使連鎖電磁閥重新帶電[3]。

3 結(jié)語

本項(xiàng)目以PAC3i為冗余控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)防喘振控制，可避免由于系統(tǒng)單點(diǎn)故障引起的停機(jī)，系統(tǒng)能夠很好的預(yù)測喘振的發(fā)生，并適時(shí)調(diào)整喘振控制線和喘振操作點(diǎn)，使防喘振閥及時(shí)動(dòng)作，避免壓縮機(jī)喘振的發(fā)生。