燃压机组防喘振控制研究

摘要

天然气资源作为清洁、高能能源日益受到各国政府的青睐，而中国天然气资源主要分布于西部地区，远离东部，因此在天然气运输管线上设置压气站，来弥补天然气“输送”过程中的压力损耗，以支持远距离输气。压气站主要用于天然气增压的设备是燃气轮机压缩机机组（简称燃压机组），喘振是气体增压设备的固有特性，会使机组产生严重的损坏，并且限制了机组设备操作范围。因此如何防止喘振发生，对提高燃压机组运行质量和效率有着重要意义。 本文以某压气站燃气轮机压缩机机组为研究对象，首先阐述了机组的工作原理及结构组成，深入分析喘振成因，在进行了充分的现场调研和理论学习的基础上，对当前常用防喘振的控制方式如固定极限流量法、可变极限流量法做出了详细分析，指出固定极限流量法会使机组运行效率下降，造成能量损耗。结合现场实际工况，设计可变极限流量法防喘振控制器，并进行控制器仿真验证，结果表明当机组入口流量发生改变时，控制器能及时响应输入变化，调节防喘阀输出，满足工艺“防喘”要求，但考虑到调节时间过长，导致输出波动范围较大等问题，提出结合模糊控制方法设计防喘振模糊控制器，并利用Matlab进行系统仿真，实验结果表明，防喘振模糊控制器能及时通过压缩机入口流量变化调节防喘阀开度，有效避免喘振现象的发生。 最后阐述了DCS控制系统实现防喘振模糊控制器的相应流程，既可以体现出可编程控制器安全、稳定的特点，又可以结合相应控制算法来提升系统的智能化程度。

目录

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摘要

1．1课题背景及意义

1．2燃压机组研究现状及趋势

1．2．1燃气轮机发展现状

1．2．2压缩机发展现状

1．3防喘振控制的研究及趋势

1．3．1防喘振控制机理研究

1．3．2防喘振控制技术研究

1．4本文主要工作

第2章燃压机组结构与工作原理

2．1燃气轮机组成

2．1．1整体概述

2．1．2燃气轮机结构及工作原理

2．2离心式压缩机构造及原理

2．3气体流态不稳定分析

2．3．1旋转失速

2．3．2喘振

2．4燃压机组系统结构及工作原理

2．4．1机组控制系统概述

2．4．2主控系统

2．4．3辅助控制系统

2．5本章小结

第3章基于可变极限流量法的燃压机组防喘振控制

3．1可变极限流量法原理

3．2基于可变极限流量法的防喘振控制

3．3本章小结

第4章基于模糊控制的防喘振调节

4．1模糊推理系统

4．2防喘振模糊控制器设计

4．3防喘振模糊控制器仿真分析

4．4模糊控制器在DCS系统中的应用

4．5本章小结

5．1研究内容总结

5．2展望

参考文献

致谢