多台压缩机防喘振系统和控制方法研究

摘要

压缩机在我国产业经济中具有重要的地位，在钢铁、煤矿、石油等工业部门获得广泛应用。然而，压缩机也存在运行的稳定区域有限、极易产生喘振等不足之处，喘振对压缩机而言是一种不利因素，必需配备相应控制系统来避免压缩机喘振的发生，确保其有序运行。防喘振的控制质量和手段在随着计算机控制网络的普及应用而迅速得到了提升，然则一直有防喘振控制的时效性和经济性等问题亟待解决。
　　针对包钢燃气厂煤气加压站两台并联运行的大型离心式压缩机极易发生喘振的问题，在探索目前防喘振控制主流技术的基础上，全面系统地对可能影响压缩机出现喘振现象的相关因素进行了分析，并对现有的防喘振控制系统作了优化改进，在流量接近防喘振线的控制方法上采取变频恒压逼近的控制策略，极大改善了压缩机自身性能，提高了机组整体运行效率。
　　为了避免变频压缩机工作在低转速、小流量工况下容易诱发喘振的现象，两台并联运行的压缩机由原来一台变频、另一台工频的工作方式改为两台同步变频的工作方式。离心式压缩机目前常用的两种控制方法分别是固定极限流量法和可变极限流量法。本文对这两种控制方法作了详细的介绍。结合包钢转炉加压站现场采集的数据并将其处理后，可以得到能够反映压缩机性能的两条曲线：喘振线和稳定工作曲线。为了避免喘振的发生，设计使用 Fuzzy-PI双模控制器来动态的调节回流阀开度的大小，从而满足工艺的要求。最后，在 Matlab中利用 Simulink里自带的模块库，创建了动态系统模型，并且可以直观的观察该系统的仿真结果。
　　在保证压缩机入口流量和出口压力稳定的前提下，其防喘振控制系统追求的控制目标是，以压缩机顺利安全地运行为前提，一方面要想方设法的提高压缩机效率；另一方面是尽量减少防喘振阀的动作次数，避免气体回流造成能源浪费。在控制网络模型的防喘振控制系统的设计中，系统需要的动态响应速度快和稳态调节精度高的两方面优良特性获得完美结合，使整体监控系统的实时性、可靠性、自动化控制和管理水平得到全面的提升。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外防喘振控制综述

1.3 本文的主要研究内容

2. 压缩机工作原理

2.1 压缩机的分类

2.2 压缩机的性能曲线

2.3 压缩机与管网联合工作

2.4 喘振产生的原因

2.5 防喘振的控制技术

3 防喘振控制策略的设计

3.1 工艺流程简介

3.2 ELM网络预测模型控制策略

3.3 同步变频恒压逼近喘振线的控制策略

3.4 监控系统的控制网络结构

4 现场总线及硬件设计

4.1 现场总线的介绍

4.2 硬件配置选择

4.3 硬件电路设计

5 模糊-PI双模控制器的设计与实现

5.1 模糊控制概况

5.2 模糊控制算法分析

5.3 防喘振模糊-PI双模控制器设计

5.4 防喘振控制系统的对比仿真

6 PLC系统的软件设计

6.1 PLC的硬件组态

6.2 网络通信的实现

6.3 模糊-PI控制算法的PLC实现

6.4 上、下位机通信连接

6.5 主控界面设计

6.6 变频监控界面的设计

6.7 电机保护器监控界面的设计

结论

参考文献

附录A 部分建模数据

附录B系统的部分程序

在学研究成果

致谢