莱钢GT078L3K3型离心式空气压缩机的防喘振控制电子电路板

莱钢GT078L3K3型离心式空气压缩机的防喘振控制

莱钢GT078L3K3型离心式空气压缩机的防喘振控制 2011： 莱钢1997年投产的GT078L3K3型离心式三级空气压缩机是由德国Atlas公司生产的，为整体齿轮驱动的径向式压缩机，齿轮带有3个轴，为水平分裂的单螺旋直齿圆柱型，主要技术指标为电动机电压6000V，电流570A，功率5200kW，一级吸入口体积流量61400m3/h，压力97.4kPa，温度30℃，出口与入口压力之比不变时，喘振极限操纵反应线42000m3/h。1　喘振产生的原因分析　　离心式压缩机的喘振是由于压缩空气部分或全部回流导致压力波动、温度增加所引起的，它受空压机转速、各级吸入气体温度、入口导叶开度等因素的影响。　　空压机转速因素由于空压机本身性能可靠，供电设备稳定，且有轴振动、轴位移报警保护装置，所以由转速不稳造成压力波动的因素可不考虑。　　各级吸入气体温度因素在相同压力比下，若各级吸入气体温度高，气体流量就会减少。可通过测量各级入口气体温度来修正气体的流量，以减少温度变化对工况的影响。　　入口导叶开度因素在入口导叶开度一定时，空气流量比Q和压力比P(Q、P均为实际值与设定值之比)存在一定的函数关系，其函数关系可通过压缩机的特性图表示，如图1所示。从图1可看出，导叶开度和压力比不同，空压机出现喘振的流量极限不同。把不同状态下出现喘振的极限流量值连接起来，就构成了喘振曲线，如图1中的PG线，喘振曲线的左上方为空压机非稳定工作区，即喘振区，右下部为稳定工作区。　(1)若入口导叶开度不变，空压机流量和压力关系成一固定曲线。当压力比增大，空压机操作点O则沿该固定曲线移动，流量值易移至喘振区；若流量减少，空压机操作点O也会沿该固定曲线移动，压力比值也极易移至喘振区。为避免压力比大、流量小而引起喘振，可调节入口导叶的开度，使空压机的压力和流量维持在稳定工作范围内。　(2)当停止向空分装置送气或空分装置阻力大时，输送给空分装置的空气流量就会很小，从而导致空压机工作在喘振区。此时，可通过调节放空阀的开度使空压机的流量保持在喘振极限操纵反应线以上。2　防喘振控制的实现2.1系统组成　 该系统由DCS和PLC两部分组成，系统配置如图2所示。DCS是加拿大Elsag公司的INFI90集散控制系统，其中INFI90环网、多功能处理器构成系统的热态冗余，完成整个工厂的生产过程的数据采集、回路控制等功能。PLC系统选用德国SIEMENS公司的S5-115U 945系列可编程控制器，由1组I/O模块和1个操作员盘组成，完成空压机设备的联锁联动控制、重要参数(电机转速，轴振动等)的模拟显示及控制。DCS与PLC之间有相互联系的参数，通过它们的I/O模块进行联系。空压机防喘振控制系统主要包括入口导叶开度调节回路、放空阀调节回路、开停车时设备联锁3部分。其中，入口导叶开度调节由DCS实现；放空阀调节、开停车设备联锁由PLC实现。2.2入口导叶开度调节　 入口导叶开度用来调节空压机进出口压力比和空气流量，保证空压机能工作在稳定的工作区内。该控制采用流量和压力双路闭环交叉控制的方案，如图3所示。入口导叶开度调节回路控制功能如下。　　(1)输入数据处理　　除对输入信号进行移动平均值处理外，还对空气流量信号进行温、压补偿计算和上、下限幅处理。　　(2)回路控制　　被控参数压力和流量分别采用单独的调节器进行PID控制，由低选器选择其中的低值来调节入口导叶开度。这样，既减少了空分装置中输入空气压力和流量的波动，又预防了空压机喘振现象的发生。　　(3)联锁控制　　当FIC-F2615回路的手/自动控制站切换为手动时，入口导叶的开度由FIC-F2615的手动输出值和PIC-P2615的自动输出值中的小值来控制。　　当PIC-P2615回路的手/自动控制站切换为手动时，入口导叶的开度则只通过FIC-F2615的自动输出值来控制。2.3放空阀开度调节　　一旦空压机接近喘振区(如图1中AG线)，就要打开放空阀，使空压机的排出压力降低，空压机重回到稳定工作区。放空阀的放空量将根据二级压缩后的经温压补正的空气流量进行开环控制，如图4所示。2.4空压机开停时设备联锁　　(1)空压机启动准备：入口导叶处于最小位置；放空阀全开。　　(2)空压机启动：启动过程中放空阀保持全开。　　(3)启动之后：3min之内缓慢闭合放空阀。　　(4)停机：快速打开放空阀。

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