儀表聯鎖一體化控制單元（ITCC）在壓縮機防喘振控制上的應用

王德帥 楊明 孫麒豐

摘 要：在現代化工生產中，需要采用加壓的方式來使得相關物料的物理狀態進行改變，以便更好的儲存和運送。在這一過程中，壓縮機是非常核心的一項生產設備。喘振是壓縮機常見的一種問題，壓縮機一旦發生喘振，就會影響實際的生產流程，嚴重時還會引發生產安全事故。有鑒于此，本文對儀表聯鎖一體化控制單元（ITCC）在壓縮機防喘振控制上的應用進行了探討，旨在進一步保證化工生產的安全、順利進行。

關鍵詞：ITCC；壓縮機；防喘振；控制系統

建立健全檢測和保護系統可以及時了解壓縮機運行情況，以便發現機組中的問題，然后進行處理，必要時可下達停車的命令，對設備進行保護。ITCC 屬于綜合控制的系統，可以完成上述的控制，并且與傳統的控制系統相比，這種系統有著可靠性高、系統組態與功能強大等優勢。

一、ITCC 系統的構成

PLC 控制系統，是一種可編程邏輯控制器，也是數字運算操作的電子系統，而ITCC 系統，就是以WOODWARD MicroNetTMR 為中央處理器的PLC 監控操作系統，其系統結構組成，其中HMI 表示人機接口顯示單元、Protech203 表示超速聯鎖系統、DCS 表示現場總線系統、SIS 表示安全儀表系統、MCC表示低壓電控系統、LCP 表示現場控制面板。

二、防喘振控制分析

ITCC 具有3 個防喘振控制回路，分別是閉環喘振控制線（SCL）控制、閉環速率控制、開環階躍控制。同時喘振控制線控制，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生。

離心壓縮機在工作時，喘振是伴隨的特有屬性。壓縮機負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系。這種排氣震動等周期性的變化，就是我們說的壓縮機喘振。若想避免發生壓縮機喘振的情況，需要相關人員全面認識壓縮機特性的曲線，在每一種轉速下，其壓縮比值均會有個高點，把全部轉速下高點連為一條線，就可以獲得喘振線。由于每一臺壓縮機特性曲線存在差異，不僅會因為轉速和壓縮比值受到影響，而且會因為分子量、吸入壓力與溫度等受到影響。加之，管網的特性和喘振有著相關性，這就需要針對壓縮機實際情況制定防喘振的措施，對喘振情況進行控制。

三、在壓縮機中應用ITCC 系統防喘振控制系統的情況

（1）DCS 流量的控制

可以在第1、2 段出口設置一個測量裝置，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 的系統中，于DCS 系統中設置了防喘振的控制器，經PID 的運算以后，將MV 數值輸到ITCC 的系統中。同時DCS 操作人員能對防喘振的控制閥進行調節，置于選取ITCC 的控制系統或是DCS 的控制系統，主要由ITCC 選擇開關來決定。此外，于ITCC 中進行防喘振的控制，主要是采取流量變送器的測量流量值，在控制器中實施壓力與溫度補償，再對實際流量數值進行計算，并與防喘振的控制線流量進行對比，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）

在計算壓縮機的喘振點入口流量時，使用多變壓頭和平方比值，在一些特殊情況下，會因為流量測量準確性的問題不能驗證喘振線，所以在喘振點測量時，最好方式就是現場測量。將防喘振的控制裕量調整為喘振發生時的流量5%-15%，同時在ITCC 的控制器中把上述裕量設置成防喘振的控制線/SCL。

防喘振的控制點等于（QS+Margin）2/HP。在公式中Margin 代表防喘振的控制裕量值，需要在各種轉速情況計算出防喘振的控制點數值，根據閥門大小與控制系統的狀況，把防喘振的控制閥響應時間設置成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時間。

四、在壓縮機中運用ITCC 系統防喘振控制系統的方法

（1）防喘振的操作

在壓縮機運行的過程中，需要按照實際數據對多變壓頭進行計算，對工況點進行確定，計算工況點和喘振線/SL、防喘振的控制線/SCL 間的距離。

若系統處于穩定值，要手動復位以后才可以將防喘振閥門關小，在關小時，不可以出現擾動波動情況。防喘振的系統為避免防喘振閥門輸出發生變化，需要伴隨信號情況不斷的開關，這在很大程度上會縮短閥門壽命。如果輸出信號在2%以內，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，壓縮機防喘振的控制主要是當壓縮機速度到達額定的轉速時，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，能夠對防喘振閥進行直接控制；手動后備的方式則是在工作點與喘振控制線距離較遠時投用，相關操作工可以對防喘振閥進行控制，如果壓縮機的工作點與喘振控制線距離較近，那么防喘振的控制高選擇線/HSS 就會發揮作用，將防喘振閥強制打開；自動控制方式屬于ITCC 控制，經計算流量過程參數，可以對防喘振閥進行控制，這種模式比較嚴格，操作者不能關閉與開啟防喘振的閥門。

總之，和模擬儀表的組成控制系統比起來，ITCC 防喘振的控制系統主要通過組態方式組成相應的控制回路，主要優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過增減自控設備與變更接線等才可以完成。但是需要注意的是，雖然ITCC 的應用，有效的提高了壓縮機防喘振控制系統的效率和可靠性，但是在使用和維護壓機防喘振儀表時，還是要注意壓縮機事項，實時的關注壓機進口流量、壓力，以及裝置流量等參數的變化，根據實際的壓縮機工況，采用合理防喘振控制模式，從而更好的使壓縮機遠離喘振區，避免事故的發生。

參考文獻

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