專利名稱：：防喘振系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬壓縮機、鼓風(fēng)機控制領(lǐng)域，尤其涉及一種壓縮機、鼓風(fēng)機防喘振系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：防喘振是各類鼓風(fēng)機、壓縮機的一個特有控制。喘振通常表現(xiàn)為快速的流量振蕩，快速的壓力振蕩。使風(fēng)機的流量和壓力極其不穩(wěn)定。由于一般情況下，同時伴隨有反向的軸向推力和反向流動，從而造成的間隙改變。從而使風(fēng)機的效率降低，風(fēng)機的壽命縮短，對風(fēng)機造成嚴(yán)重危害。由于喘振對風(fēng)機的安全運行有著致命的危害，因此，世界各國的風(fēng)機控制工程師都在想方設(shè)法優(yōu)化控制采用先進的算法、采用可靠的硬件、增加智能化的功能等等。最終達(dá)到防喘振的目的?，F(xiàn)有防喘振系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，運行成本高，防喘振效果不理想。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種經(jīng)濟、安全，運行成本低，防喘振效果理想，具有自學(xué)習(xí)功能的防喘振系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的防喘振系統(tǒng)，包括壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊、溫度補償功能模塊、流量補償功能模塊、PID功能模塊、防喘振閥門控制模塊、運行狀態(tài)報警模塊；壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊將壓力值轉(zhuǎn)換成絕對壓力值并經(jīng)運算后，送入到溫度補償功能模塊中；所述溫度補償功能模塊依據(jù)壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊的特征參數(shù)，經(jīng)調(diào)整、比較后作為PID功能模塊設(shè)定值或判斷機組狀態(tài)的比較值；PID功能模塊輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)判斷、修正后送入防喘振閥門控制模塊；溫度補償功能模塊的輸出值與流量補償功能模塊的輸出值經(jīng)比較后，送入運行狀態(tài)報警模塊進行報警。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述溫度補償功能模塊依據(jù)壓縮機組數(shù)據(jù)采集處理模塊中入口溫度的大小調(diào)整輸入的過程數(shù)，調(diào)整后的數(shù)值作為PID的設(shè)值或作為判斷機組是否正常的比較值。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊中入口差壓通過DP端引入防喘振閥門控制模塊中，經(jīng)過流量補償運算后，送入PID功能模塊中，與溫度補償功能塊的輸出進行比較后，最終判斷機組的工作狀態(tài)。本發(fā)明系統(tǒng)經(jīng)濟、安全，運行成本低，防喘振效果理想，具有自學(xué)習(xí)功能。本發(fā)明是基于HIMAELOPII軟件編制的防喘振功能塊和上位機基于WIZCON的組態(tài)圖面。防喘振功能塊使用ELOPII軟件中的基本塊編制?？刂频挠布镠IMA41Q51Q系統(tǒng)。本發(fā)明系統(tǒng)在控制方面具有如下優(yōu)點1)本發(fā)明控制系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性一個良好的防喘振控制系統(tǒng)，它不僅具有安全性能夠迅速的動作，以防止喘振的發(fā)生，同時，它還應(yīng)該具有經(jīng)濟性以最少的放空量或回流量來防止喘振，以減少對工藝的干擾和能源消耗。目前，正在使用的一些防喘振控制系統(tǒng)工作不好，有些因動作遲緩，起不到防喘振的目的，壓縮機經(jīng)常喘振，正在造成和將要造成鼓風(fēng)機、壓縮機的損壞。還有一些防喘振控制系統(tǒng)，設(shè)定點離正常操作點太近，致使經(jīng)常放空或回流，造成能源的大量浪費。還有許多喘振控制系統(tǒng)都是采用老的算法，控制精度不高。另外一些防喘振控制系統(tǒng)，由于鼓風(fēng)機、壓縮機總是在操作曲線的安全點處運行，遠(yuǎn)離喘振極限，很少需要放空或打回流，即防喘振控制回路很少使用，人們往往誤認(rèn)為它的操作性能是適當(dāng)?shù)模瑢嶋H是存在隱患的。本發(fā)明控制系統(tǒng)，由于采用了先進的控制算法，它補償了分子量的變化、溫度的變化而造成的喘振點移動量，使得當(dāng)喘振點往右移時，能夠及時打開防喘振閥，避免了喘振；而當(dāng)喘振點往左移時，控制線相應(yīng)往左移，避免了回流(實際使安全區(qū)域增大)降低了能耗。2)本發(fā)明控制系統(tǒng)由于采用了多段折線函數(shù)做為喘振控制線，使喘振控制線幾乎與喘振線平行，這樣，最大限度的擴展了鼓風(fēng)機、壓縮機的安全運行區(qū)域，減少了過去采用單參數(shù)控制僅是一條直線而造成的不必要的回流，從而節(jié)約了能源。3)本發(fā)明控制系統(tǒng)，由于考慮了各控制回路之間的干擾，采用了解藕技術(shù)，使喘振控制的精度更高，從而使鼓風(fēng)機、壓縮機能安全地在接近喘振極限的操作點運行，大大地拓寬了風(fēng)機的安全區(qū)域，使風(fēng)機的回流量減至最少，大大地減少了能耗。本發(fā)明控制系統(tǒng)具備傳統(tǒng)的回路控制器及可編程邏輯控制器(PLC)的性能，它的主要特點是1)邏輯運算功能每一臺壓縮機的防喘振控制方案都是按照相應(yīng)壓縮機的具體性能曲線訂制出來的。一般情況下涉及到的輸入?yún)?shù)有入口壓力、出口壓力、入口流量、出口流量、入口溫度、出口溫度等等。涉及到的輸出參數(shù)有閥位開度、電磁閥、限位行程開關(guān)、趨近報警、逆轉(zhuǎn)停機等等。2)溫度補償功能壓縮機的特性曲線會隨著環(huán)境溫度的變化而發(fā)生改變，溫度的變化對壓縮機的控制會造成不良的影響，ASCS控制系統(tǒng)具有溫度補償功能，它可以根據(jù)溫度的變化自動偏移防喘振曲線(Anti-SurgeLine),以適應(yīng)機組的特性。在夏季時，防喘振曲線向右移，冬季時向左移。3)快開慢關(guān)功能任何一臺機組在發(fā)生喘振時，都希望防喘振控制系統(tǒng)能快速響應(yīng)，快速打開防喘振閥門，以防止危險發(fā)生；但在關(guān)閉閥門的過程中，也希望能慢慢地關(guān)閉，以防止發(fā)生喘振震蕩，本發(fā)明控制系統(tǒng)便具有這種快開慢關(guān)的功能，在接到喘振信號后，它能夠快速、及時的打開防喘振閥門，在關(guān)閉閥門時，控制信號也將以指數(shù)函數(shù)慢慢關(guān)閉閥門。4)半自動、自動、全手動功能本發(fā)明控制系統(tǒng)與其它控制器一樣都具有手動與自動切換功能。但在手動方式下，操作員難免會發(fā)生誤操作，本發(fā)明控制系統(tǒng)特有的手自動功能便能克服這一缺點，它可以自動檢測操作員送來的信號，若信號錯誤，它便不接收而仍設(shè)為默認(rèn)值，以保證機組的安全運行，在全手動下，可脫離喘振控制，即使在喘振情況下也可以進行開、關(guān)閥操作。在系統(tǒng)正常運行時，一定要注意。5)防止積分飽和功能在關(guān)閉防喘振閥門的過程中，閥門開度的實際測量值與設(shè)定值之間總存在著差值，因此在PID調(diào)節(jié)過程中，會對其不斷的進行積分運算，發(fā)生積分飽和現(xiàn)象，這會影響再次打開閥門的速度。本發(fā)明控制系統(tǒng)的防止積分飽和功能正是為解決這一問題而產(chǎn)生，它設(shè)定了積分值的上下限，使積分值不能越過該上下限，保證了防喘振閥門的靈敏度。6)在防喘振控制線附近進行PID循環(huán)控制本發(fā)明控制系統(tǒng)在軟件中建立防喘振控制線(Anti-SurgeLine)，它在喘振線(SurgeLine)的右側(cè)，當(dāng)壓縮機運行在防喘振控制線(ASL)右側(cè)時，本發(fā)明控制系統(tǒng)的輸出為20mA，防喘振閥完全關(guān)閉；當(dāng)壓縮機操作點即將到達(dá)喘振控制線(ASL)時，防喘振算法設(shè)計為打開防喘振閥，當(dāng)操作點(Opei'ate-Point)緩慢移動時，防喘振控制將以P1D回路控制防喘振閥，使OP保持在控制點處。7)到喘振控制快開線進行開路控制ASCS控制系統(tǒng)，在軟件中建立了喘振控制快開線(ASQL)。它在喘振控制線(ASL)的左側(cè)，在喘振線(SL)的右側(cè)，這對于較大的擾動是有效的，如果防喘振控制無法將OP保持在控制點處，OP仍向左移動，一旦OP到達(dá)快開線(ASQL)，防喘振控制將由控制器輸出一階躍信號，將防喘閥開至預(yù)定開度。8)死區(qū)帶來的穩(wěn)定性死區(qū)是可以設(shè)定的，如果PV-SV在設(shè)定的范圍內(nèi)，則ASCS控制系統(tǒng)的輸出不變化，這樣可以避免小的波動造成不斷的調(diào)整保證了控制的穩(wěn)定性。9)手動超馳功能當(dāng)PV-SV超過一定的限制，手動操作將被旁路，這有效的防止了人工誤操作，從而使系統(tǒng)變得更加理性。10)自學(xué)習(xí)功能當(dāng)PID功能控制無效，或不能解決問題時，工作點向喘振線移動。當(dāng)工作點接觸到快開線時，自學(xué)習(xí)功能啟動，防喘振線向下移動一定的幅度。見小安全區(qū)間增加系統(tǒng)的安全性。自學(xué)習(xí)次數(shù)可以累加5次并有清零功能。下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。但本發(fā)明的保護范圍將不僅局限于下列內(nèi)容的表述。圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)控制流程框圖；圖2為本發(fā)明主要控制模塊圖；圖3為本發(fā)明防喘振功能塊電路原理圖；圖4為本發(fā)明第一防喘振子功能塊電路原理圖；圖5為本發(fā)明第二防喘振子功能塊電路原理圖；圖6為本發(fā)明第三防喘振子功能塊電路原理圖；圖7為本發(fā)明第四防喘振子功能塊電路原理圖；圖8為本發(fā)明第五防喘振子功能塊電路原理圖。具體實施方式如圖18所示，防喘振系統(tǒng)，包括壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊、溫度補償功能模塊、流量補償功能模塊、PID功能模塊、防喘振閥門控制模塊、運行狀態(tài)報警模塊；壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊將壓力值轉(zhuǎn)換成絕對壓力值并經(jīng)運算后，送入到溫度補償功能模塊中；所述溫度補償功能模塊依據(jù)壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊的特征參數(shù)，經(jīng)調(diào)整、比較后作為PID功能模塊設(shè)定值或判斷機組狀態(tài)的比較值；PID功能模塊輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)判斷、修正后送入防喘振閥門控制模塊;溫度補償功能模塊的輸出值與流量補償功能模塊的輸出值經(jīng)比較后，送入運行狀態(tài)報警模塊進行報警。所述溫度補償功能模塊依據(jù)壓縮機組數(shù)據(jù)采集處理模塊中入口溫度的大小調(diào)整輸入的過程數(shù)，調(diào)整后的數(shù)值作為PID的設(shè)值或作為判斷機組是否正常的比較值。所述壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊中入口差壓通過DP端引入防喘振閥門控制模塊中，經(jīng)過流量補償運算后，送入PID功能模塊中，與溫度補償功能塊的輸出進行比較后，最終判斷機組的工作狀態(tài)。本發(fā)明是基于HIMAELOPII軟件編制的防喘振功能塊和上位機基于WIZCON的組態(tài)圖面。防喘振功能塊使用ELOPII軟件中的基本塊編制?？刂频挠布镠IMA41Q51Q系統(tǒng)。本發(fā)明性能控制參數(shù)采用的是出口的壓力，或出口流量(溫度、壓力)單參數(shù)控制，具體的數(shù)學(xué)模型為Pd=Pd0h=h0&h=f(Pd、Td)其中h為節(jié)流元件的差壓，并且是通過溫壓補償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)數(shù)值Pd、Td為壓縮機的出口壓力、溫度；Pd0為壓縮機的出口恒壓設(shè)定值；h0為壓縮機的出口恒流量設(shè)定值；控制參數(shù)介紹涉及到的輸入?yún)?shù)有入口壓力、出口壓力、入口流量、出口流量、入口溫度、出口溫度等等。涉及到的輸出參數(shù)有閥位開度、電磁閥、限位行程開關(guān)、趨近報警、逆轉(zhuǎn)停機等等。變量名稱變量說明變量類型輸入/輸出ASCSVALVE防喘振閥位輸出UINT輸出KUAIKAI快開報警輸出BOOL輸出TIAOBIAN跳變報警輸出BOOI_輸出ALERM非安全狀態(tài)報警輸出BOOL輸出<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>程序控制說明:程序主要采集的數(shù)據(jù)有，RUKOUP壓縮機組的入口壓力，CHUKOUP壓縮機組的出口壓力，DP壓縮機組的入口差壓(流量)RUKOUTEMP壓縮機組的入口溫度。這些控制點數(shù)據(jù)都將連接到主要控制功能塊的管腳上。根據(jù)控制邏輯流程圖，壓縮機組的入口壓力和壓縮機組的出口壓力將被轉(zhuǎn)換成絕對壓力，之后將進行除法運算，所得的值將被輸入到一個折線計算功能塊CURVE中，(見圖48)，這個子功能塊的作用是將輸入的數(shù)值X按照一定的X-Y折線比率轉(zhuǎn)換為Y輸出，在坐標(biāo)系中輸入和輸出數(shù)值將可以構(gòu)成一個X-Y軸的坐標(biāo)系。通過這個折線功能塊輸出的數(shù)值將被送入溫度補償功能塊中。這里重申一下輸入溫度補償功能塊的數(shù)值就是壓縮機組的入口壓力和壓縮機組的出口壓力的比值后經(jīng)過折線運算的數(shù)值。溫度補償功能塊的作用是根據(jù)壓縮機組的入口溫度的大小調(diào)整輸入的過程數(shù)，也就是根據(jù)壓縮機入口溫度的變化調(diào)整壓縮機組的入口壓力和壓縮機組的出口壓力的比值后經(jīng)過折線運算的數(shù)值。調(diào)整后的數(shù)值可以作為PID設(shè)定的數(shù)值也可以作為判斷機組是否正常的一個比較數(shù)值。壓縮機組的入口差壓(流量)通過DP端引入控制功能塊中，流量形式為差壓，在經(jīng)過一定的流量補償運算后的數(shù)值將輸入到PID功能塊的過程值端，并和溫度補償功能塊的輸出做比較決定機組目前的工作狀態(tài)是否正常，是否需要進行防喘振的調(diào)節(jié)。PID的輸出最終連接到防喘振閥門的輸出控制點上。在PID的輸出值后需要進行數(shù)值判斷，判斷PID調(diào)節(jié)的數(shù)值是否合理如果不合理將把數(shù)值修正到正常的輸出范圍。之后數(shù)值將加到閥門的輸出點上進而控制閥門的開度。PID的設(shè)定值是溫度補償功能塊的輸出值，PID的過程值是流量值經(jīng)過補償?shù)妮敵鲋担?dāng)設(shè)定值小于輸出值時，認(rèn)為機組是正常運行的PID的輸出判斷將是關(guān)閉閥門，直到防喘振閥門全部關(guān)閉，這是一個慢關(guān)的過程。當(dāng)設(shè)定值大于輸出值時，認(rèn)為機組不是正常運行的，機組進行防喘振控制，PID的輸出判斷將是打開閥門。這是一個快開的過程。溫度補償功能塊的輸出過程值和流量補償后的輸出過程值進行需要進行比較，依此作為判斷是否機組正常運行的一個機制。當(dāng)溫度補償功能塊的輸出過程值大于流量補償后的輸出過程值時，認(rèn)為機組運行在非安全狀態(tài)，當(dāng)溫度補償功能塊的輸出過程值小于流量補償后的輸出過程值，認(rèn)為機組運行在安全狀態(tài)，兩者的差值被賦值為Y.Y值表示兩個量的偏差有多大。當(dāng)Y值小于一定的值(ALERMSET非安全區(qū)報警設(shè)定)，例如50時，這時認(rèn)為溫度補償功能塊的輸出過程值和流量補償后的輸出過程值很接近，即機組運行在安全的區(qū)域但距離非安全的區(qū)域很近了。這時主功能塊的alerm端輸出為bool值的1，表示機組的運行狀態(tài)報警，機組接近非安全的區(qū)域了。當(dāng)Y值為小于0值時，這時認(rèn)為流量補償后的輸出過程值小于溫度補償功能塊的輸出過程值，即機組運行在非安全的區(qū)域。根據(jù)這個大于或小于的狀態(tài)，決定PID是在開閥還是關(guān)閥，并決定PID調(diào)節(jié)的速度，即快開或是慢關(guān)。當(dāng)Y值為小于一定的值(TIAOBIANSET跳變線余量設(shè)定)時，這時認(rèn)為機組運行在非安全的區(qū)域，并PID調(diào)整的開閥速度不夠，需要增加開閥的程度。這時防喘振閥將在原來的基礎(chǔ)上再快速的打開一個裕量，保證機組的盡快打開。詳細(xì)的說明，可以參見功能說明部分當(dāng)Y值為小于一定的值(KUAIKAISET快開線余量設(shè)定)時，這時認(rèn)為機組運行在非安全的區(qū)域，并PID調(diào)整的開閥速度不夠，需要增加開閥的程度。這時防喘振閥將在原來的基礎(chǔ)上全部打開，保證機組的完全打開。權(quán)利要求1、防喘振系統(tǒng)，其特征在于，包括壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊、溫度補償功能模塊、流量補償功能模塊、PID功能模塊、防喘振閥門控制模塊、運行狀態(tài)報警模塊；壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊將壓力值轉(zhuǎn)換成絕對壓力值并經(jīng)運算后，送入到溫度補償功能模塊中；所述溫度補償功能模塊依據(jù)壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊的特征參數(shù)，經(jīng)調(diào)整、比較后作為PID功能模塊設(shè)定值或判斷機組狀態(tài)的比較值；PID功能模塊輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)判斷、修正后送入防喘振閥門控制模塊；溫度補償功能模塊的輸出值與流量補償功能模塊的輸出值經(jīng)比較后，送入運行狀態(tài)報警模塊進行報警。2、按照權(quán)利要求l所述的防喘振系統(tǒng)，其特征在于所述溫度補償功能模塊依據(jù)壓縮機組數(shù)據(jù)采集處理模塊中入口溫度的大小調(diào)整輸入的過程數(shù)，調(diào)整后的數(shù)值作為PID的設(shè)值或作為判斷機組是否正常的比較值。3、按照權(quán)利要求l所述的防喘振系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊中入口差壓通過DP端引入防喘振閥門控制模塊中，經(jīng)過流量補償運算后，送入PID功能模塊中，與溫度補償功能塊的輸出進行比較后，最終判斷機組的工作狀態(tài)。全文摘要本發(fā)明屬壓縮機、鼓風(fēng)機控制領(lǐng)域，尤其涉及一種壓縮機、鼓風(fēng)機防喘振系統(tǒng)，包括壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊、溫度補償功能模塊、流量補償功能模塊、PID功能模塊、防喘振閥門控制模塊、運行狀態(tài)報警模塊；壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊將壓力值轉(zhuǎn)換成絕對壓力值并經(jīng)運算后，送入到溫度補償功能模塊中；所述溫度補償功能模塊依據(jù)壓縮機組端口數(shù)據(jù)采集處理模塊的特征參數(shù)，經(jīng)調(diào)整、比較后作為PID功能模塊設(shè)定值或判斷機組狀態(tài)的比較值；PID功能模塊輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)判斷、修正后送入防喘振閥門控制模塊；溫度補償功能模塊的輸出值與流量補償功能模塊的輸出值經(jīng)比較后，送入運行狀態(tài)報警模塊進行報警。文檔編號F04D29/66GK101303030SQ20071001124公開日2008年11月12日申請日期2007年5月10日優(yōu)先權(quán)日2007年5月10日發(fā)明者蘭國強,王宏博,達(dá)肖申請人:沈陽創(chuàng)思達(dá)自動化系統(tǒng)有限公司