防喘振控制方案研究

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1、防喘振控制方案研究一、程序移植的歷史背景及現(xiàn)實(shí)意義大慶煉化公司180萬(wàn)噸/年ARGG裝置三機(jī)組（軸流風(fēng)機(jī)、煙機(jī)、主電機(jī)）控制系統(tǒng)是TRIC0NEX公司的TS3000控制系統(tǒng)，如圖1,自1998年投運(yùn)以來(lái)運(yùn)行平穩(wěn)，但自2002年控制系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)燒卡的現(xiàn)彖（參見(jiàn)附表），已更換齊類卡件18塊，嚴(yán)重地威脅裝置的安全生產(chǎn)。對(duì)此，煉化公司領(lǐng)導(dǎo)非常重視，曾多次組織召開(kāi)專業(yè)技術(shù)分析會(huì)，組織儀表及電氣等技術(shù)人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)詳細(xì)檢查，同時(shí)聯(lián)系了北京設(shè)計(jì)院、陜鼓、美國(guó)TRTC0NEX公司、ELLIOTT公司，及施工單位屮油一公司，于2000年6月召開(kāi)三天專業(yè)分析會(huì)，分析故障原因。各單位一致認(rèn)為對(duì)

2、接地系統(tǒng)及電源系統(tǒng)耍進(jìn)行檢查、測(cè)試和整改。并T2002年裝置停工檢修期間進(jìn)行了徹底整改，耗資約30余萬(wàn)元。為保證生產(chǎn)，公司成立技術(shù)攻關(guān)組，利用富士智能調(diào)節(jié)器及西門(mén)子S7-200PLC創(chuàng)建一套應(yīng)急系統(tǒng)，保證在徹底整改前事故情況下緊急啟動(dòng)備機(jī)系統(tǒng)。"V—V于1卜圖1TRICON系統(tǒng)示噩“借此機(jī)會(huì)，儀表專業(yè)對(duì)防喘振的源程序進(jìn)行了認(rèn)真的解讀，發(fā)現(xiàn)在TPS系統(tǒng)中完全可以實(shí)現(xiàn)該功能，與源程序相比，技術(shù)上更可靠，功能上更豐富，控制精度更高。在此，筆者對(duì)自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用程序的轉(zhuǎn)化和移植的思路及方案做以詳盡的闡述，旨在促進(jìn)專業(yè)技術(shù)的交流與應(yīng)用。1、防喘振控制方案分析就目前國(guó)內(nèi)外煉化企業(yè)來(lái)看，

3、防喘振控制通常用兩種方法：一是早期專用的防喘振控制器，如WORDWARD公司的505C控制器、ELLIOT公司的ASCC控制器等；二是H前常用的PLC專用軟件包。如GE公司的9070系列PLC（用LogicMaster或FieldControl編的軟件包）>TRICONEX公司的TS3000（用MSW311或TS1131軟件包）等。但每個(gè)廠家出于對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，均不會(huì)公開(kāi)其防喘振控制的算法。專用的控制器只給用戶提供接口參數(shù)，專用的軟件包是用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的軟件包（如C語(yǔ)言）。用戶無(wú)法打開(kāi)，只能在程序中調(diào)用。這些技術(shù)封索直接影響用戶對(duì)防喘振控制方案的深入理解，給程序的移植帶

4、來(lái)了相當(dāng)人的難度。筆者通過(guò)對(duì)多套機(jī)組喘振方案的研究，發(fā)現(xiàn)只有TS3000系統(tǒng)屮的源程序?qū)τ脩羰窍鄬?duì)開(kāi)放的，于是對(duì)其進(jìn)行了反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終弄清了其算法?這種算法僅僅是不同廠家、不同設(shè)備小眾多算法中常用的，也是相對(duì)減化的算法。1、防喘振控制的主要功能?喉部差壓低選、出口壓力高選?喉部差壓溫度補(bǔ)償算法?喉部差壓和比例增益參數(shù)的折線運(yùn)算?防喘振線下移功能?可遠(yuǎn)程給定的PID運(yùn)算?實(shí)現(xiàn)放空閥的快開(kāi)慢關(guān)功能?實(shí)現(xiàn)兩個(gè)放空閥的分程控制?實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖停機(jī)放空閥自動(dòng)打開(kāi)控制?實(shí)現(xiàn)防喘振曲線圖2、防喘振控制技術(shù)方案根據(jù)測(cè)量壓縮機(jī)的喉部差壓、出口壓力、入口溫度這三屋，TRICONEX有一套完整的喘振

5、技術(shù)，該算法中氣體分子量變化不會(huì)影響機(jī)組的防喘振控制。當(dāng)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，它的工作點(diǎn)應(yīng)該在圖2防喘振線的下方，此時(shí)偏差e=PV-SP<0,調(diào)節(jié)器的作用方式為反作用。當(dāng)工作點(diǎn)越過(guò)防喘振線并在其上方時(shí)，即偏差e>=0時(shí)，則要求防喘振閥快速打開(kāi)。由于防喘振閥的打開(kāi)，使T作點(diǎn)開(kāi)始回到防喘振線以下時(shí)，閥的動(dòng)作乂應(yīng)減慢，即要求防喘振閥在開(kāi)關(guān)時(shí)，是以變速動(dòng)作的。在偏差e>=0時(shí)，放空閥打開(kāi)的快速取決于PTD參數(shù)比例増益K的自適應(yīng)能力（自動(dòng)増大或減?。绻鸎值不變，放空閥則以正常的速度打開(kāi)（一般要求在3秒鐘之內(nèi)）；而當(dāng)喘振發(fā)生的趨勢(shì)得以控制時(shí)，即偏差e=VO時(shí)，放空閥則以0.1%漸進(jìn)式緩

6、慢關(guān)閉。防喘振控制算法，是通過(guò)溫度補(bǔ)償后的喉部差壓值（防喘振曲線的橫坐標(biāo)X軸）經(jīng)過(guò)折線運(yùn)算得出的出口壓力作為PID控制的設(shè)定值SP（防喘振曲線的縱坐標(biāo)Y軸），來(lái)控制測(cè)量值出口壓力PV。防喘振控制的偏差e=PV—SP即為出口壓力的控制偏差。防喘振PTD作用為反作用，正常狀況下偏差e<0,當(dāng)e>=0時(shí)發(fā)生喘振。防喘振控制框圖如圖3所示。圖3防喘振控制框圖當(dāng)偏差e大于2%時(shí)系統(tǒng)發(fā)出喘振報(bào)警，當(dāng)偏差e大于7%并且逆流報(bào)警存在，則防喘振線下移1%。為了保證風(fēng)機(jī)的功效，最多下移5次，還設(shè)置了手動(dòng)復(fù)位功能。當(dāng)防喘振線下移時(shí)，此時(shí)的設(shè)定值SP為折線算出的SP'減去移動(dòng)次數(shù)N乘以下移量1%

7、。即:SP=SP‘一NX1%。PTD參數(shù)比例增益K自整定功能是通過(guò)折線運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的，共11點(diǎn)坐標(biāo)形成3段斜坡折線得出"。在沒(méi)有發(fā)生喘振情況下，當(dāng)偏差e大于0.1%時(shí)（即喘振條件具備）發(fā)生喘振，K值自動(dòng)置為初始值90,然后K通過(guò)和折線運(yùn)算后的K7計(jì)算逐漸減小。計(jì)算公式：K=（90X25.0）一（K‘+25.0）當(dāng)偏差e小于0.1%時(shí)，K值值保持不變。在比例增益K值自動(dòng)變化過(guò)程，積分T1值始終為4,微分T2值始終為0。如圖4所示。圖4比例増益K的折線運(yùn)算防喘振程序的轉(zhuǎn)化和移植功能模塊是TPS系統(tǒng)商提供的系統(tǒng)應(yīng)用程序，用戶可根據(jù)需耍進(jìn)