轴流风机防喘振控制在GE公司-GMR系统中实现

       摘要：

　　天津市协力自动化工程有限公司，利用GE公司-GMR系统，在中国石油长庆石化分公司重油催化轴流风机中，实现轴流风机防喘振控制。采用方法为最常用的多段折线连接形成一条折线曲线的方法。实现的防喘振基本功能有：喘振线、防喘振线、喘振裕度（5%），防喘振线下移线（一次2%，最多5次），自动/部分/手动切换，PID调节等功能。


　　关键词：

　　GE公司-GMR系统；轴流风机；防喘振控制；多段折线；基本功能

　　1、引言

　　防喘振（喘振线/防喘振线）控制有两种基本控制方法：第一种，在相同压力情况下，流量低并且碰到防喘振线时，防喘振阀开始调节，而另一种，在相同流量情况下，压力高并且碰到防喘振线时，防喘振阀开始调节。一般气压机采用前者，风机采用后者。本文介绍轴流风机（简称风机）防喘振控制，采用后者方法。


　　2、风机防喘振基本特点及作用

　　风机最大特点：入口为大气，所以防喘振控制阀不是控制回流量，而是放空（大气）。其次防喘振线的作用，一方面防止机组喘振，另一方面防止压缩机由于压力过高造成设备损坏。所以风机喘振线/防喘振线考虑的是二者综合性试验结果。风机喘振线与防喘振线之间裕度一般设为（5~7%）。


　　3、风机喘振线数据

　　风机喘振线数据，一般由机组厂家或设计院提供，最可靠的方法还是由机组厂家，根据现场实验实测结果及机组能承受压力的能力，给出风机喘振线综合数据结果。


　　4、防喘振线作图及计算方法

　　根据机组厂家实测后给出的综合喘振线数据，利用GE公司，Logicmas ter 90-70（简称LM90）组态软件及上位HMI CIMPLICITY 6.10（简称HMI）软件，做出喘振线（两点变量连成线段）和防喘振线。喘振线方法是采用的多段折线连接形成一条曲线，见《图1、一个折线段示意图》。






基本公式：Y=aX+b

　　其中：
　　　　a为斜率
　　　　b为截距
　　　　X为X坐标
　　　　Y为Y坐标


　　风机防喘振实例，见《图2、防喘振曲线及控制参数画面》。



图2、防喘振曲线及控制参数画面



　　5、防喘振基本功能

　　功能开发是基于GE公司GMR系统，见《图3、GE公司GMR系统示意图》。



图3、GE公司GMR系统示意图



　　根据基本公式Y=aX+b分别找出5段喘振曲线（共6个点连成的折线曲线）两点之间斜率a、截距b的函数关系。采用GE公司开发软件，LM90组态编程。只要输入连接成折线曲线的6个点X、Y坐标的数据，就可以在上位画面HMI上，显示相应点连成的折线曲线，见图2、喘振线（红色）。在喘振线基础上，下移5%（称为裕度），形成防喘振线（绿色）。当动态点（中间的十字叉）坐标，X坐标为喉部差压，Y坐标为出口压力，接近到喘振线（红色）时，自动下移2%形成一条喘振下移线（蓝色），一般喘振一次下移2%，最多5次，同时产生“喘振标志”信号（图2右边禄灯变成红灯），并记录喘振下移次数及喘振累计次数。当动态点恢复正常后（防喘振线下面为正常工作区），经检查如果不是机器性能产生变化，而是仪表故障造成，可以在HMI画面上，按下移线复位按钮，使防喘振线（绿色）与喘振下移线（蓝色）重合，只显示防喘振线（绿色），同时喘振下移次数清零，喘振累计次数不变。
自动/部分/手动切换，见《图4、防喘振调节流程图》：

　　自动位置时，防喘振调节为纯自动调节，PID调节控制；
　　部分位置时，正常手动输出，当喘振发生时，喘振调节控制优先手动；
　　手动位置时，防喘振调节为纯手动控制。


　　调节器输出分程放大：

　　调节器输出0~100%分程为0~50%，50%~100%对应输出4~12 mA，12~20 mA，需要分别放大到4~20mA。



图4、防喘振调节流程图



　　6、结束语

　　GE公司-GMR系统，在中国石油长庆石化分公司重油催化轴流风机中，实现轴流风机防喘振控制。采用的方法是压力防喘振控制而不是流量防喘振控制。综上所述，主要功能达到预期目标，防喘振控制功能能够满足工艺及生产需要。