一種離心壓縮機(jī)喘振故障調(diào)控方法與流程

本發(fā)明涉及離心壓縮機(jī)喘振保護(hù)領(lǐng)域，特別是涉及離心壓縮機(jī)喘振保護(hù)閥控制方法。

背景技術(shù)：

離心壓縮機(jī)是化工生產(chǎn)過程中的核心動(dòng)力設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響到整個(gè)工藝生產(chǎn)過程的進(jìn)行。在離心壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，易發(fā)生喘振故障，喘振對(duì)離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子和靜部件的交變應(yīng)力嚴(yán)重影響其壽命，對(duì)離心壓縮機(jī)密封以及軸承也有極大的損壞作用。因此，對(duì)離心壓縮機(jī)進(jìn)行喘振保護(hù)是整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)正常進(jìn)行的重要保證。

當(dāng)前通常采用防喘閥將壓縮機(jī)出品氣體回流至入口的方法，達(dá)到喘振保護(hù)的目的。由于該方法使用的設(shè)備包括相關(guān)測(cè)量?jī)x表、控制器、防喘閥以及相關(guān)通訊設(shè)備，導(dǎo)致控制循環(huán)中不同環(huán)節(jié)之間存在特性不匹配，從而使得喘振保護(hù)效果不好，不能有效保護(hù)壓縮機(jī)安全正常運(yùn)行，經(jīng)常導(dǎo)致壓縮機(jī)低效不穩(wěn)定工況下運(yùn)行。

為解決上述問題，本專利提出一種離心壓縮機(jī)喘振故障調(diào)控方法，該方法對(duì)所包括的設(shè)備特性進(jìn)行精確的測(cè)算，根據(jù)測(cè)算結(jié)果對(duì)控制器和防喘閥的動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，避免了控制循環(huán)中不同環(huán)節(jié)之間的特性不匹配問題，從而精確控制防喘閥的開度，達(dá)到良好的喘振保護(hù)的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.一種離心壓縮機(jī)喘振故障調(diào)控方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

1)該喘振故障調(diào)控方法為防喘閥控制調(diào)節(jié)方法，具體為：在離心壓縮機(jī)發(fā)生喘振故障時(shí)，通過控制防喘閥使離心壓縮機(jī)出口氣體回流至入口，從而提升壓縮機(jī)入口流量，使壓縮機(jī)正常工作。本方法采用的設(shè)備包括信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)、喘振調(diào)控器、數(shù)據(jù)應(yīng)用管理器、工業(yè)通信器、防喘調(diào)節(jié)閥。

2)離心壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，喘振調(diào)控器通過控制防喘調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)壓縮機(jī)入口流量，本方法中設(shè)定為K，0≤K≤100％。

3)計(jì)算信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)、喘振調(diào)控器運(yùn)行和防喘閥執(zhí)行時(shí)間，測(cè)算信號(hào)從測(cè)量系統(tǒng)中采集、轉(zhuǎn)換并傳輸?shù)酱裾{(diào)控器所需時(shí)間，記為T₀，測(cè)算喘振調(diào)控器從獲得監(jiān)測(cè)信號(hào)到輸出控制信號(hào)的所需時(shí)間，記為T₁，測(cè)算從輸出控制信號(hào)到防喘閥開始執(zhí)行動(dòng)作的所需時(shí)間，記為T₂，測(cè)算防喘閥從當(dāng)前開度到所需開度的所需時(shí)間，記為T₃，可知T₀、T₁、T₂和T₃組成一個(gè)完整的控制循環(huán)。

4)確定T₄和T₅，為保證步驟3從信號(hào)測(cè)量到防喘閥執(zhí)行完成不出現(xiàn)傳輸過程信號(hào)混疊現(xiàn)象，需要對(duì)T₁和T₂分別進(jìn)行計(jì)算時(shí)間修正和傳輸時(shí)間修正，本方法設(shè)定計(jì)算延時(shí)為T₄，傳輸延時(shí)為T₅，使得T₀≤T₁+T₄≤1.1T₀和T₀+T₁+T₄≤T₂+T₅≤1.1(T₀+T₁+T₄)成立。

5)確定T₇：在T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)≥T₃情況時(shí)，為保證防喘調(diào)節(jié)閥 的開度達(dá)到喘振控制器所需開度，并保持一定時(shí)間，本方法設(shè)定T₆＝T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)為控制器測(cè)量、計(jì)算與輸出所需時(shí)間，設(shè)定開度保持時(shí)間為T₇；

①若T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)>n*T₃，n為大于1的正整，n＝(2,3,4…)，開度保持時(shí)間為T₇，T₇＝(n-1)*[T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)]，防喘調(diào)節(jié)閥達(dá)到初次控制循環(huán)的開度后，需要保持此開度(n-1)個(gè)計(jì)算循環(huán)。

②若T₃≤T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)≤2*T₃，開度保持時(shí)間：T₇＝T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)-T₃，防喘閥達(dá)到初次計(jì)算循環(huán)的開度后，需要保持該開度T₅時(shí)間，直至下一個(gè)控制循環(huán)輸出所需開度。

6)確定T₈：在T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)<T₃情況下，為避免相鄰控制循環(huán)輸出的控制開度出現(xiàn)信號(hào)混疊，由于每個(gè)控制循環(huán)輸出開度不相同，因而從第二個(gè)控制循環(huán)往后的循環(huán)需進(jìn)行輸出延時(shí)，本方法設(shè)定控制信號(hào)輸出延時(shí)T₈。

①若T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)≤T₃≤2*[T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)]，控制信號(hào)輸出延時(shí)：T₈＝T₃-[T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)]，本方法設(shè)定相鄰控制循環(huán)為第i次和第(i+1)次，i為正整數(shù)，第i次和第(i+1)次控制循環(huán)輸出開度分別為K_i、K_i+1:

當(dāng)時(shí)，第(i+1)次輸出K_i+1需延時(shí)T_i+1＝0；

當(dāng)時(shí)，第(i+1)次控制循環(huán)輸出K_i+1需延時(shí)T_i+1＝T_i-[T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)]。

②若m[T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)]<T₃，其中m為大于1的正整數(shù)，m＝(2,3,4…)，本方法設(shè)定相鄰控制循環(huán)為第i次、第(i+1)次、第(i+2)次，i為正整數(shù)，第i次、第(i+1)次、第(i+2)次控制循環(huán)輸出開度分別為K_i、K_i+1，K_i+2:

當(dāng)時(shí)，第(i+1)次輸出K_i+1需延時(shí)T_i+1＝T_i-[T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)]；

當(dāng)時(shí)，第(i+1)次輸出K_i+1需延時(shí)T_i+1＝0。

根據(jù)上述得出第(i+1)次輸出K_i+1，以此按照上述步驟往后迭代分別計(jì)算各個(gè)控制循環(huán)對(duì)應(yīng)的延時(shí)。

附圖說明

圖1離心壓縮機(jī)喘振調(diào)控配套硬件

圖2電磁閥開度控制循環(huán)

圖3電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥開度控制循環(huán)

圖4為離心壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)頻譜

圖5為通過調(diào)控達(dá)到喘振保護(hù)的效果

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的離心壓縮機(jī)喘振故障調(diào)控方法作進(jìn)一步介紹。

1、離心壓縮機(jī)喘振調(diào)控包括的設(shè)備

具體實(shí)施時(shí)，本方法應(yīng)用于一臺(tái)懸臂式水蒸氣壓縮機(jī)中，壓縮機(jī)由電機(jī)和齒輪箱驅(qū)動(dòng)，本方法采用的設(shè)備包括信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)、喘振調(diào)控器、數(shù)據(jù)應(yīng)用管理器、工業(yè)通信器、防喘調(diào)節(jié)閥。

信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)包括：振動(dòng)傳感器、工藝量傳感器和數(shù)據(jù)采集器， 其中振動(dòng)傳感器包括：加速度傳感器、軸徑向振動(dòng)傳感器和軸向振動(dòng)傳感器；工藝傳感器包括：進(jìn)出口壓力傳感器、進(jìn)出口溫度傳感器和流量傳感器。

防喘調(diào)節(jié)閥包括：電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥和電磁閥，兩個(gè)閥門分別連接壓縮機(jī)進(jìn)出口，屬并聯(lián)關(guān)系。

2、離心壓縮機(jī)喘振調(diào)節(jié)閥控制特性

本方法選用兩類防喘調(diào)節(jié)閥：電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥和電磁閥，壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥開度K，0≤K≤100％；

對(duì)于控制電磁閥開度為k，電磁閥只有兩種狀態(tài)：完全開啟和完全關(guān)閉；電磁閥完全開啟時(shí)，k＝100％；電磁閥完全關(guān)閉時(shí)，k＝0。

3、測(cè)算喘振調(diào)控循環(huán)各環(huán)節(jié)時(shí)間

(1)信號(hào)從測(cè)量系統(tǒng)中采集、轉(zhuǎn)換并傳輸?shù)酱裾{(diào)控器所需時(shí)間，記為T₀，振動(dòng)傳感器和工藝量傳感器響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短不同，選取最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間作為測(cè)算結(jié)果，T₀＝150ms；

(2)喘振調(diào)控器從獲得監(jiān)測(cè)信號(hào)到輸出控制信號(hào)的所需時(shí)間，記為T₁，T₁＝70ms；

(3)輸出控制信號(hào)到防喘閥開始執(zhí)行動(dòng)作的所需時(shí)間，記為T₂，T₂＝100ms；

(4)防喘閥從當(dāng)前開度到所需開度的所需時(shí)間，記為T₃，防喘調(diào)節(jié)球閥從完全關(guān)閉到完全開啟所需時(shí)間為5s，從完全開啟 到完全關(guān)閉所需時(shí)間哦5s，則

(5)電磁閥從完全關(guān)閉到完全開啟所需時(shí)間為t₃＝180ms，從完全開啟到完全關(guān)閉所需時(shí)間為t₃＝180ms，則

4、確定計(jì)算延時(shí)T₄和傳輸延時(shí)T₅

為使得T₀≤T₁±T₄≤1.1T₀和T₀+T₁±T₄≤T₂±T₅≤1.1(T₀+T₁±T₄)成立，根據(jù)步驟3測(cè)量的數(shù)值，確定80≤T₄≤95，本方法實(shí)際實(shí)施選取T₄＝80，確定200≤T₅≤230，本方法實(shí)際實(shí)施選取T₅＝200。

5、確定防喘閥開度保持時(shí)間T₇

(1)由步驟3可得T₆＝T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)＝150+150+300＝600ms；

(2)本方法在實(shí)際測(cè)試中，檢測(cè)到離心壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，喘振調(diào)控第一個(gè)循環(huán)輸出電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥開度35％，因而第一個(gè)循環(huán)：于步驟6計(jì)算輸出延時(shí)。

(3)同時(shí)在喘振調(diào)控第一個(gè)循環(huán)輸出電磁閥完全開啟，因而T₆＝600ms>3*t₃＝540ms；

(4)電磁閥在第一個(gè)循環(huán)完全開啟后，需要保持完全開啟狀態(tài)時(shí)間：T₇＝(n-1)*T₆＝(3-1)*180＝360ms。

6、測(cè)算喘振調(diào)控循環(huán)防喘閥開度輸出延時(shí)T₈

(1)由步驟3可得T₆＝T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)＝150+150+300＝600ms；

(2)由步驟4可得由此得：T₃＝1750ms>2*T₆＝1200ms；

(3)本方法在實(shí)際測(cè)試過程中，喘振調(diào)控器對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥開度 第二個(gè)循環(huán)和第三個(gè)循環(huán)分別輸出：K₂＝28％，K₃＝43％，由此得： 從而：第二個(gè)循環(huán)輸出延時(shí)T₈＝0，即喘振調(diào)控器輸出電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥開度28％，代替第一個(gè)控制循環(huán)輸出的開度K₂＝35％；

(4)根據(jù)第二個(gè)控制循環(huán)輸出K₂＝28％，以此往后迭代計(jì)算第三個(gè)循環(huán)輸出延時(shí)T₈，由上得第三個(gè)循環(huán):T₃＝1400ms>2*T₆＝1200ms，喘振調(diào)控器對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥開度第四個(gè)循環(huán)輸出：K₄＝45％，因而： 得出：T₈＝T₃-T₆＝1400-600＝800ms。

(5)按上述步驟對(duì)第四個(gè)、第五個(gè)……控制循環(huán)對(duì)應(yīng)的延時(shí)依次迭代計(jì)算。

(6)圖4為離心壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)頻譜，在調(diào)控前存在7.5Hz的振動(dòng)，圖5為通過調(diào)控達(dá)到喘振保護(hù)的效果，7.5Hz的低頻振動(dòng)消失。