烯烴分離反應氣壓縮機防喘振系統設計

于宏福(吉林省松原石油化工股份有限公司,吉林　松原　138000)

烯烴分離反應氣壓縮機防喘振系統設計

于宏福(吉林省松原石油化工股份有限公司,吉林松原138000)

反應氣壓縮機是甲醇制烯烴分離單元中的重要設備之一，其能夠顯著提升氣體壓力，從而為后續分離工藝提供基礎。然而壓縮機在正常運行過程中，其也經常受到喘振的危害。因此，為確保壓縮機能夠安全可靠的運行，文章重點就壓縮機的防喘振系統設計展開探討。

烯烴分離；壓縮機；防喘振系統；設計

1　壓縮機喘振的危害

壓縮機一旦出現喘振現象，將會嚴重危害到壓縮機的機械結構。第一，壓縮機的定子和轉子應受到了交變應力的影響，將會出現斷裂現象；第二，壓縮機的級間壓力出現失常現象，并誘發出更為劇烈的振動，進而損壞推力軸承以及級間密封結構；第三，喘振會引起主軸和葉輪將更大的溫差現象，進而破壞到葉輪的過盈量，最終導致葉輪出現松動現象。第四，喘振還應該誘發定子和轉子出現相互碰撞現象，進而破壞到壓縮機的機械結構，嚴重情況下還可能誘發安全事故。

2　反應氣壓縮機控制系統的基本需求

2.1反應氣壓縮機

反應氣壓壓縮機屬于四級離心式壓縮機，其主要由級間冷卻其、級間吸入罐和反應氣壓縮機等部分構成，其主要作用在于對反應氣中的氣液成分進行有效的分離。壓縮機總共有四級，其中在三級中都設置的有回流閥，其主要用于第一級后水洗塔到第一級吸入罐的回流，第三極出口到堿洗塔入口的回流以及第四級出口到高壓脫丙烷塔入口的回流。

2.2系統的控制需求

壓縮機的防喘振控制系統主要用于測量壓縮機的每一級溫度、壓力和速度等，實現對防喘振控制閥的開啟狀況和程度等進行控制，同時檢查汽輪機以及壓縮機的運行狀態，以便于確保壓縮機能夠安全可靠運行。因此控制系統的基本需求如下：第一，控制系統的主要輸入輸出變量為數字量、模擬量和脈沖量等的輸入/輸出。第二，控制系統需要具備自我診斷、與DCS串行串行通信、80ms以下的系統執行時間、Windows人機界面環境、時間順序記錄SOE、在線編程維護等。第三，壓縮機控制系統的硬件則需要包括：I/O卡件和主處理器的三重化、配備操作站、系統I/O卡15%的備用量、1∶1冗余的電源模塊等。依據壓縮機的自身性能及控制系統的基本需求，可以選取透平壓縮機綜合控制系統，能夠實現對系統的有效控制，并滿足日常維護的基本需求。

3　控制邏輯

3.1聯鎖邏輯

分離烯烴的時候，壓縮機的運行狀態直接會對整個系統裝置的運行狀況產生直接的影響。所以需要采取一定的措施實現對壓縮機的聯鎖保護。壓縮機在正常運行的時候，其功能主要受到進排氣壓力、軸承的溫度、軸位移和振動狀況、潤滑油的總管壓力等因素的影響，因此一旦滿足了停機條件，聯鎖保護功能就會啟動停機功能，同時觸發報警動作，并直接在聯鎖控制板中直接顯示。

3.2防喘振控制邏輯

為有效實現壓縮機的防喘振控制功能，可以借助防喘振控制器，并利用控制邏輯來得以實現。例如，在壓縮機的第二級防喘振控制之中，通過計算相應的程序之后，能夠將結果信號傳送至監控DCS系統和人機界面中。一旦出現喘振現象，則工作人員只需復位喘振計數。防喘振控制程序在收到信號之后，將會顯示喘振的計數值，同時給出喘振線和壓縮機工作點間的偏差。依據上述信息，工作人員就能夠有效解決壓縮機的喘振問題。

4　防喘振控制

4.1防喘振控制器

防喘振控制器包含了眾多的功能模塊，諸如喘振線、喘振檢測、安全裕度、喘振控制線、防喘振PID控制器、防喘振電磁閥控制等等。防喘振控制器利用上述功能模塊，可以實現設定懸停線值、喘振超馳、快開慢關等多種功能，進而實現防喘振控制器的各種有效功能，并顯著控制壓縮機運行過程中的喘振現象。

4.2防喘振控制策略

防喘振控制系統對于壓縮機的控制主要采取三種控制策略，分別是喘振控制線控制策略、速率控制策略、開環階躍控制策略等。第一，喘振控制線控制策略。若壓縮機的工作點達到了喘振控制線，則喘振控制線將立即將防喘振控制閥的開度進行改變，并發送出兩個解耦信號。一個解耦信號用于控制汽輪機的轉速，使其立即增加；另一個解耦信號則直接發送到壓縮機組過程控制中，確保其立即停止對喘振控制線控制的干涉作用。第二，速率控制。該控制策略主要是基于特性曲線上，實現對壓縮機工作點最大移動速率的有效控制。若壓縮機的工作點和喘振控制線較為接近，則速率控制策略能夠快速降低工作點的移動速度；若壓縮機的工作點已經到達了喘振控制線，則速率控制策略能夠快速控制工作點的移動速度為0。第三，開環階躍控制策略。若采取上述兩種控制策略依然無法實現對壓縮機工作點的有效控制，且其依然位于喘振控制線的左側，并逐漸向喘振線移動，則此時就可以開啟開環階躍控制功能。這種控制策略主要是促使防喘振控制閥迅速進入一個較高的閥位狀態中，使得能夠快速提升壓縮機入口處的壓力和流量。在一定的調節時間之后，緩慢關閉防喘振控制閥，進而確保壓縮機處于正常的運行狀態中。

總之，喘振現象是壓縮機運行狀態中的最大宿敵。因此必須通過一定的控制策略來實現對其的有效控制，進而確保壓縮機的安全可靠穩定運行。文章分析了里一共防喘振控制系統實現對喘振的有效控制，期望對于同行能夠有所裨益。

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