工控网首页
>

应用设计

>

富气压缩机喘振控制及优化

富气压缩机喘振控制及优化

2008/2/28 13:27:00
摘要 介绍催化裂化装置富气压缩机喘振系统的结构,喘振控制器各种曲线的功能。针对应用中出现的问题,对喘振控制系统进行优化。 关键词 压缩机 喘振控制 曲线 优化 中图分类号 TE624.4+1 文献标识码 B 一、概述 中石化济南分公司38M71离心式富气压缩机(EBARA公司产品)用于调节1.40万t/a催化裂化装置反应压力,分为二段,其中FIC2761、FIC2781喘振控制器(3C公司产品,以下简称控制器)通过介质温度、压力、流量、压缩机转速等参数,进行复杂运算,控制FV2783喘振调节阀,使部分排气被压缩机重新利用,增加了压缩机入口流量、降低了排气压力,实现富气压缩机的喘振控制,见图l。
二、控制器中的曲线 根据富气压缩机喘振的特点,控制器定义了若干曲线(图2),压缩机操作点越过这些曲线,控制器随即动作产生响应,避免压缩机喘振,减少生产过程不必要的波动和循环能量的消耗。
1.喘振极限线(Surge Limit Line)——SLL 不同工况中,压缩机最小安全流量与最大出口压力的操作点构成的线,压缩机工作在SLL左侧即发生喘振。如果将压缩机操作点与坐标原点连成一条直线,随着操作点移动,这条直线的斜率SS,即喘振接近度(压缩机操作点与喘振的距离)是变化的,近似等于最小流量与操作流量之比,当操作点位于SLL时,规定SS=1。 2.喘振控制线(Surge Control Line)——SCL 压缩机喘振控制点(控制器开始动作的点)构成的线。为防止喘振,控制器必须准确预测并且在压缩机操作点到达SLL前(这段距离称为喘振控制裕度b,即距离喘振点的最小安全距离)发出控制响应,打开喘振调节阀增加压缩机入口流量。控制器按SCL动作,可保证压缩机不发生喘振,SCL选择合适b值,还可以用最小能耗实现压缩机的安全运行。 SLL与SCL之间的区域为喘振控制区,压缩机操作点与SCL的偏差称为DEV,当操作汽在SCL左侧(图中C,DEV<0),控制器PI响应,增加压缩机循环量,当操作点在SCL右侧(图中B,DEV>0),控制器PI响应,减少压缩机循环量。 3.循环跳闸线(Recycle Trip line)——RTL 对于个别快速、大幅扰动,控制器PI响应和特殊微分D响应失效,压缩机操作点回不到SCL线右侧的安全控制区而瞬问越过RTL(图中D),控制器会以快速重复的阶跃响应迅速打开喘振调节阀增加足够流量防止喘振。 4.安全保险线(Safetv On Line)——SOL 压缩机操作点因意外情况(如组态错误、过程变化、特别严重的波动等)越过SLL和SOL而发生喘振,控制器安全保险响应将重新设定b值,使SCL右移,增加喘振控制区的宽度,迅速制止喘振。如果操作点越过SOL(图中E),表明压缩机已发生喘振,此时控制器面板“SO”指示灯亮。 5.紧密关闭线(light Shut-off Line)——TSL 如果操作点在TSL右侧(图中A),控制器的TSL响应将输出0或100%信号,自动关闭喘振调节阀。 催化裂化装置富气压缩机组根据装置生产负荷和生产方案的不同,配置六种不同运行工况的喘振控制曲线。在实际工作中,控制器首先根据压缩机系统的设置,计算出SS(压缩机结构和喘振控制系统配置不同,SS计算公式也不同),再通过内部组态规定b值,确定出SLL和SCL,并将DEV作为被控变量,结合PID反馈控制和各种开环控制使DEV始终大于0,保持压缩机操作点始终位于SCL右侧,实现压缩机喘振控制。控制器还备有各种控制策略,可在SS计算公式中所需输入信号出现故障时提供一个缺省值,保持喘振控制连续运行,提高整个控制系统的稳定性。 三、喘振控制的优化 1.虚拟压缩机流量 出于保护机组的目的,b值初始设置偏大,压缩机实际操作点逼近SCL(DEV较小),致使压缩机运行参数略有波动,操作点极易越过SCL,导致喘振调节阀频繁动作,影响生产。为保障机组安全运行,实际操作中常手动打开喘振调节阀以保持较大入口流量,但能量消耗亦十分严重,经过论证手动右移操作点,在仪表中将气压机入口流量零点提高9.5t/h,在保证机组安全的前提下,减少调节阀开关波动和能耗损失。实践表明将零点虚拟增加9.5t/h后,调节阀多处于关闭状态,循环量减少约10t/h,汽轮机耗汽量减少约2.5t/h,按中压蒸汽80元/t计算,年节约费用约175万元。 2.将DEV引入DCS 原喘振控制系统DEV未引入DCS,没有趋势记录,操作人员不便分析、掌握机组运行和异常状态参数,不能实时了解DEV和及时调整喘振控制系统,减小因DEV变化而引起的生产波动,将DEV引入DCS后,可进行实时监测,提高了喘振系统的稳定性。 3.流量误指示的处理 由于入口流量指示FIT2761引压管管线设计不合理、管线锈蚀,尤其冬季,多次发生入口流量误指示的情况,引起DEV值波动,喘振调节阀大幅动作,反应压力大幅升高,被迫启动气版机入口放火炬阀。因催化裂化装置周期运行较长,为进一步处理问题赢得时间,先采取临时措施,根据实际情况将喘振调节阀前手阀节流80%,将调节阀全开时瞬间流量由70t/h减少至20t/h,减小对反应器压力的影响。 4.控制器“SO”状态的处理 控制器“SO”指示灯闪烁,此时压缩机已发生喘振,控制器响应,使SCL向右移动一段距离(增加b值),开大喘振调节阀,直至DEV>0。机组安全运行后,按控制器“RESET SAFETY ON”键,恢复原SCL,喘振调节阀将根据复位后的DEV值自动调整阀门开度,也可先手动将调节阀输入信号调整至与阀开度相当的值,然后按“RESET SAFETY ON”键,复位后,若DEV>0,控制器不会自动减小调节阀开度,需要操作员手动操作,若DEV <0,控制器将自动调整调节阀开度.拧制DEV >0。 四、结束语 离心式压缩机的喘振问题,应从设计和运行角度,在保证系统和机组安全运行的前提下采取经济有效的预防、控制措施。良好的喘振控制器,不仅可以迅速动作,避开压缩机喘振点,同时,还具有用最少的回流量防止喘振的功能。操作人员要注意观察压缩机各种运行状况,掌握压缩机实际运行的性能曲线和控制点,对于喘振系统突发问题,才能做到分析准确,措施方便、有效,尽快恢复机组正常运行。
投诉建议

提交

查看更多评论
其他资讯

查看更多

助力企业恢复“战斗状态”:MyMRO我的万物集·固安捷升级开工场景方案

车规MOSFET技术确保功率开关管的可靠性和强电流处理能力

未来十年, 化工企业应如何提高资源效率及减少运营中的碳足迹?

2023年制造业“开门红”,抢滩大湾区市场锁定DMP工博会

2023钢铁展洽会4月全新起航 将在日照触发更多商机