裂解氣壓縮機(jī)防喘振控制中ITCC系統(tǒng)的應(yīng)用分析

摘? 要：ITCC系統(tǒng)指透平壓縮機(jī)綜合控制系統(tǒng)，其基本功能包括了汽輪機(jī)調(diào)速控制、汽輪機(jī)超速保護(hù)、壓縮機(jī)組防喘振控制以及順序控制等，從而保證壓縮機(jī)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。本文就ITCC系統(tǒng)在裂解氣壓縮機(jī)防喘振控制中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：裂解氣壓縮機(jī);防喘振控制;ITCC系統(tǒng);應(yīng)用

前言：

傳統(tǒng)裂解氣壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，采用的防喘振控制系統(tǒng)主要是以PLC聯(lián)鎖保護(hù)為基礎(chǔ)，配合現(xiàn)場(chǎng)智能儀表與智能調(diào)節(jié)器、Woodward505機(jī)組調(diào)速控制等組成。而伴隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備控制變得更加復(fù)雜，對(duì)于控制的安全性也提出了更加嚴(yán)格的要求，在這種情況下，ITCC系統(tǒng)開(kāi)始被廣泛的應(yīng)用在壓縮機(jī)防喘振控制中，其不僅能夠更好的滿足生產(chǎn)要求，減少工藝波動(dòng)，還能夠減少能源消耗和設(shè)備維護(hù)成本，技術(shù)優(yōu)勢(shì)十分明顯。

1 ITCC系統(tǒng)防喘振控制的相關(guān)理論

ITCC系統(tǒng)屬于一種三重化模件冗余容錯(cuò)控制系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)節(jié)、電子調(diào)速、防喘調(diào)節(jié)和超速保護(hù)等獨(dú)立控制單元集成的同時(shí)，也可以提供先進(jìn)的控制方案。對(duì)于離心壓縮機(jī)，喘振是一種固有的特性，多數(shù)情況下是因?yàn)橄到y(tǒng)負(fù)荷減少引發(fā)，為了對(duì)喘振現(xiàn)象進(jìn)行防范，要求控制系統(tǒng)必須能夠確保壓縮機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下的實(shí)際流量Q不小于多變壓頭H喘振極限的最小流量，相應(yīng)的計(jì)算公式如下

上述公式中，h表示孔板壓縮比，K表示絕熱系數(shù)，Mw表示氣體分子量，單位kg/kmol，p1和p2分別表示進(jìn)氣和出氣的絕對(duì)壓力，單位kPa，T1代表絕對(duì)溫度，單位℃，Z代表壓縮系數(shù)，η表示效率。

在ITCC系統(tǒng)中，運(yùn)用可變極限流量法來(lái)完成對(duì)于壓縮機(jī)的防喘振控制，其要求對(duì)入口流量進(jìn)行嚴(yán)格控制的同時(shí)，進(jìn)行壓力排除，實(shí)際上只針對(duì)一條喘振線進(jìn)行控制，確保在開(kāi)始回流時(shí)，流量為對(duì)應(yīng)每一個(gè)工作轉(zhuǎn)速所規(guī)定的最小流量，使得壓縮機(jī)只有在流量低于該值的情況下，才會(huì)將防喘振閥打開(kāi)，這樣不僅能夠減少壓縮機(jī)的運(yùn)行能耗，也可以對(duì)負(fù)荷波動(dòng)區(qū)域進(jìn)行有效調(diào)控，確保壓縮機(jī)負(fù)荷能夠滿足相應(yīng)的工藝要求。在這個(gè)過(guò)程中應(yīng)該明確，轉(zhuǎn)速不同的情況下，壓縮機(jī)的喘振極限流量并不固定，而是會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的下降而不斷縮小。ITCC系統(tǒng)防喘振控制的基本原理，就是在壓縮機(jī)負(fù)荷變化區(qū)間內(nèi)，確保工作點(diǎn)能夠沿著喘振安全操作線變化。

2 ITCC系統(tǒng)在裂解氣壓縮機(jī)防喘振控制中的應(yīng)用

2.1喘振控制線生成

裂解氣壓縮機(jī)防喘控制中，ITCC系統(tǒng)可以依照相關(guān)數(shù)據(jù)信息，借助防喘振擴(kuò)展函數(shù)模塊，將參數(shù)設(shè)置到SRG-LINE模塊對(duì)應(yīng)的參數(shù)點(diǎn)上，在模塊內(nèi)部對(duì)喘振線進(jìn)行計(jì)算。在喘振線的基礎(chǔ)上，運(yùn)用喘振裕度計(jì)算模塊，計(jì)算出相應(yīng)的喘振安全裕度，換言之就是得到喘振控制曲線與喘振曲線的間距。喘振控制生成模塊可以生成相應(yīng)的喘振控制曲線，其主要是由喘振曲線與喘振安全裕度相加后得到，將控制裕度向右移動(dòng)10%，就能夠得到喘振控制線。

2.2工作狀態(tài)點(diǎn)測(cè)量

ITCC系統(tǒng)能夠?qū)⑷肟诹髁繉?duì)應(yīng)的差壓和入口壓力比引入到工作點(diǎn)計(jì)算模塊中，就壓縮機(jī)運(yùn)行中的工作點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。在對(duì)壓縮機(jī)是否存在喘振問(wèn)題進(jìn)行判斷時(shí)，工作點(diǎn)與喘振控制曲線的距離是重要的參考依據(jù)。在ITCC系統(tǒng)顯示的上位畫(huà)面中，包含了喘振線、喘振控制線和工作狀態(tài)點(diǎn)，如果壓縮機(jī)的工作狀態(tài)點(diǎn)處于喘振線右側(cè)（喘振區(qū)域外），標(biāo)志燈為綠色;如果工作狀態(tài)點(diǎn)位于喘振線左側(cè)，標(biāo)志燈為紅色，表明壓縮機(jī)出現(xiàn)了喘振問(wèn)題。此時(shí)需要與防喘振控制線高選表決，就輸出至設(shè)定值的參數(shù)進(jìn)行明確，一般情況下，壓縮機(jī)不會(huì)在喘振線上長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因此當(dāng)工作狀態(tài)點(diǎn)向喘振線波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)控制防喘振控制閥打開(kāi)，推動(dòng)控制線向右移動(dòng)，壓縮機(jī)脫離喘振區(qū)域后，防喘振控制閥關(guān)系，可以按下復(fù)位按鈕，對(duì)原本的防喘振控制線進(jìn)行恢復(fù)。

2.3喘振控制

ITCC系統(tǒng)可以借助啟動(dòng)模塊，在裂解氣壓縮機(jī)啟動(dòng)環(huán)節(jié)提供邏輯控制，實(shí)現(xiàn)安全啟動(dòng)。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，借助PID控制模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)喘振PID控制，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)入口流量以及喘振控制器的設(shè)定值，對(duì)喘振器輸出結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。ITCC系統(tǒng)本身具備純比例調(diào)節(jié)模式，獨(dú)立于PID控制之外，相應(yīng)的控制模塊在如果判斷壓縮機(jī)工作狀態(tài)點(diǎn)移動(dòng)到了喘振控制線左側(cè)，PID控制模式無(wú)法發(fā)揮作用，系統(tǒng)純比例調(diào)節(jié)模塊會(huì)自動(dòng)接入控制，于控制線左側(cè)，生成特定裕度范圍，當(dāng)工作狀態(tài)點(diǎn)與喘振線重合時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將防喘振控制閥完全打開(kāi)，即便喘振控制失效，比例控制的存在依然能夠保證壓縮機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定和安全。

ITCC系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的速度與喘振耦合控制，借助速度偏差計(jì)算模塊，計(jì)算出速度和喘振耦合控制器輸出值的偏差，如果壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振問(wèn)題，控制邏輯會(huì)自動(dòng)增加速度控制器的設(shè)定值，提升機(jī)組轉(zhuǎn)速，增加入口流量，從而預(yù)防喘振的發(fā)生。如果機(jī)組轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，壓縮機(jī)出口壓力增大，可能繼續(xù)引發(fā)喘振，需要借助解耦控制來(lái)進(jìn)行防范。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在裂解氣壓縮機(jī)防喘振控制中，引入ITCC系統(tǒng)，能夠很好的滿足壓縮機(jī)控制的要求，促進(jìn)壓縮機(jī)運(yùn)行安全性的提高，避免控制系統(tǒng)故障對(duì)于機(jī)組正常運(yùn)行的影響，同時(shí)也可以切實(shí)提升故障分析的水平，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：徐可軍，男，1964.7.9，漢族，黑龍江省青岡縣，在大慶石化公司工作。