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如何在FSC系统中实现机组的防喘振控制

供稿:中国工控网 2016/9/20 10:09:24

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  • 关键词: FSC系统 防喘振控制
  • 摘要:防喘振是各类鼓风机、压缩机的一个特有控制。由于喘振对风机的安全运行有着致命的危害,因此世界各国的风机控制工程师都在想方设法优化控制:采用先进的算法、采用可靠的硬件、增加智能化的功能等,最终达到防喘振的目的。

  防喘振是各类鼓风机、压缩机的一个特有控制。由于喘振对风机的安全运行有着致命的危害,因此世界各国的风机控制工程师都在想方设法优化控制:采用先进的算法、采用可靠的硬件、增加智能化的功能等,最终达到防喘振的目的。

  某石化公司炼油厂2003年新建的焦化装置为沈气压缩机厂提供的离心式压缩机,为克服上述压缩机控制中存在的问题,我们选用了HONEYWELL的FCS紧急停车系统,比选用其它厂家的产品有较高的性能价格比,同时通过采用FCZCS控制系统达到了防喘振控制的目的,因为它可以根据现场实际情况,根据机组的特性,量身定做控制方案,以达到最佳的控制效果。现将工作中的FCZCS防喘振控制系统的特点说明如下:

  FCZCS控制系统,由于采用了先进的控制算法,它补偿了分子量的变化、温度的变化而造成的喘振点移动量,使得当喘振点往右移时,能够及时打开防喘振阀,避免了喘振;而当喘振点往左移时,控制线相应往左移,避免了回流(实际使安全区域增大)降低了能耗。

  FCZCS控制系统,由于采用了多段折线函数做为喘振控制线,使喘振控制线几乎与喘振线平行,这样,最大限度的扩展了鼓风机、压缩机的安全运行区域,减少了过去采用单参数控制仅是一条直线而造成的不必要的回流,从而节约了能源。

  FCZCS控制系统,由于考虑了各控制回路之间的干扰,采用了解藕技术,使喘振控制的精度更高,从而使鼓风机、压缩机能安全地在接近喘振极限的操作点运行,大大地拓宽了风机的安全区域,使风机的回流量减至最少,大大地减少了能耗。

  FCZCS控制系统具备传统的回路控制器及可编程逻辑控制器(PLC)的性能,它的主要优点是:

  1逻辑运算功能

  每一台压缩机的防喘振控制方案都是按照相应压缩机的具体性能曲线订制出来的。涉及到的输入参数有:入口压力、出口压力、入口流量、出口流量、入口温度、出口温度等等。涉及到的输出参数有:阀位开度、电磁阀、限位行程开关、趋近报警、逆转停机等。

  2 温度补偿功能

  压缩机的特性曲线会随着环境温度的变化而发生改变,温度的变化对压缩机的控制会造成不良的影响,FCZCS控制系统具有温度补偿功能,它可以根据温度的变化自动偏移防喘振曲线(Anti-SurgeLine),以适应机组的特性,在夏季时,防喘振曲线向右移,冬季时向左移。

  3 快开慢关功能

  任何一台机组在发生喘振时,都希望喘振控制系统能快速响应,快速打开防喘振阀门,以防止危险发生;但在关闭阀门的过程中,也希望能慢慢的关闭,以防止发生喘振震荡,FCZCS控制系统便具有这种快开慢关的功能,在接到喘振信号后,它能够快速、及时的打开防喘振阀门,在关闭阀门时,控制信号也将以指数函数慢慢关闭阀门。

  4手动、自动、手自动功能

  FCZCS控制系统与其它控制器一样具有手动与自动切换功能。但在手动方式下,操作员难免会发生误操作,FCZCS控制系统特有的手自动功能便能克服这一缺点,它可以自动检测操作员送来的信号,若信号错误,它便不接受而仍设为默认值,以保证机组的安全运行。

  5防止积分饱和功能

  在关闭防喘振阀门的过程中,阀门开度的实际测量值与设定值之间总存在着差值,因此在PID调节过程中,会对其不断的进行积分运算,发生积分饱和现象,这会影响再次打开阀门的速度。FCZCS控制系统的防止积分饱和功能正是为解决这一问题而产生的,它设定了积分值的上下限,使积分值不能越过该上下限,保证了防喘振阀门的灵敏度。

  6在喘振控制线附近进行闭环控制

  FCZCS控制系统在软件中建立了防喘振控制线(ANTI-SURGE LINE),它在喘振线(SURGE –LINE)的右侧,当压缩机运行在防喘振控制线(ASL)右侧时,FCZCS控制系统的输出为20MA,防喘振阀完全关闭;当压缩机操作点即将到达喘振控制线(ASL)时,防喘振算法设计为打开防喘振阀,当操作点(OPERATION-POINT)缓慢移动时,防喘振将以PID回路控制防喘振阀,使OP保持在控制点处。

  7用喘振控制快开线进行开路控制

  FCZCS控制系统,在软件中建立了喘振控制快开线(ASQL)。它在喘振控制线(ASL)的左侧,在喘振线的右侧,这对于较大的扰动是有效的,如果防喘振控制无法将OP保持在控制点处,OP仍向左移动,一旦OP到达快开线(ASQL),防喘振控制将由控制器输出一阶越信号,将防喘振阀门开至预定开度,如果OP停止移动,控制器信号将以指数函数慢慢增大(慢慢关闭阀门),直到进入PID控制。

  8对快速扰动进行超前控制

  如果OP快速移动,而回流响应相对较慢,该控制器采用微分控制测出OP的快速移动,通过计算,判定OP能否越过喘振控制点,如果移动速度很快,OP有可能越过喘振控制点,则在OP到达ASL之前,向防喘振阀给出命令,提前将防喘振阀打开,至于在哪一点给出命令,决定于OP移动的速率和防喘振阀的响应时间。

  9最低负荷启车和停车的功能

  最低负荷是指当入口导叶开度最小,防喘振阀门全开时,即压缩机不带任何负荷,此时启动机组具有安全节能的作用。当压缩机需要停机时,将防喘振阀门打开直至为零,将入口导叶逐渐关闭直至全关,此时压缩机所带的负荷最小,停止压缩机的运行同样具有安全节能的作用。

  10 死区带来的稳定性

  死区是可以设定的,如果PV-SV在设定的范围内,则FCZCS控制系统的输出不变化,这样可以避免小的波动造成不断的调整保证了控制的稳定。

  11 动超弛功能

  当PV-SV超过一定的限制,手动操作将被旁路,这有效的防止了人工误操作,从而使系统变得更加理性。

  12 喘振检测

  FCZCS控制系统,除了设有喘振线,防喘振控制线,防喘振控制快开线外,还设有喘振检测线,它位于喘振线的左边,如果由于变送器信号的漂移、阀门的卡涩或其它原因未能防住喘振,那么控制器将检测到喘振的信号:流量的迅速下降、压力的迅速下降或二者同时下降。

  13 自学习喘振控制

  FCZCS控制系统,如果检测到喘振信号,则将启动自学习系统,记录喘振次数,同时自动将喘振控制线、喘振快开线向右移动,喘振一次向右移动3%--5%。

  14 输入变量的上下限报警

  FCZCS控制系统,可以设定输入流量、压力等的报警值,当超过设定值时,该控制系统可以输出接点信号到闪光报警器,以提醒操作者注意。

  15 偏差报警

  FCZCS控制系统,可以设定PV-SV偏差值报警信号,当超过设定值时,该控制系统可以输出接点信号到闪光报警器,以提醒操作者注意。

  16 解耦

  当压缩机的控制不仅有一个防喘振控制,而且有性能控制或者有两个或两个以上的防喘振控制时,这些控制回路的变量变化是互相影响的,这种影响有时会妨碍喘振的控制,为此FCZCS控制系统具有控制回路间干扰的解耦算法,以消除回路间的干扰。

  17 通讯

  标准的MODBUS通讯使该控制系统能容易地与其它系统通讯。FCZCS控制系统,具有上位机组态方式,运用PC机和图形组态软件进行组态,结果可以通过RS-232接口实现下载,可提供无扰下载。

  18 可扩展

  FCZCS控制系统,由于可设计成能利用高速形成的现场总线技术,所以它不仅可以用做防喘振,它提供内装及远程I/O两者的性能,这使它能用于点数非常多的应用项目。

  目前,该套系统在实际生产中,运行状况良好,能够真正地根据生产实际进行

  及时的控制和调节,真正地发挥着低成本、高实效的经济作用。

  作者:杨宝星

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