本發(fā)明涉及離心壓縮機喘振保護領域，特別是涉及離心壓縮機喘振保護閥控制方法。

背景技術：

離心壓縮機是化工生產(chǎn)過程中的核心動力設備，其運行狀態(tài)直接影響到整個工藝生產(chǎn)過程的進行。在離心壓縮機運行過程中，易發(fā)生喘振故障，喘振對離心壓縮機轉(zhuǎn)子和靜部件的交變應力嚴重影響其壽命，對離心壓縮機密封以及軸承也有極大的損壞作用。因此，對離心壓縮機進行喘振保護是整個運轉(zhuǎn)正常進行的重要保證。

當前通常采用防喘閥將壓縮機出品氣體回流至入口的方法，達到喘振保護的目的。由于該方法使用的設備包括相關測量儀表、控制器、防喘閥以及相關通訊設備，導致控制循環(huán)中不同環(huán)節(jié)之間存在特性不匹配，從而使得喘振保護效果不好，不能有效保護壓縮機安全正常運行，經(jīng)常導致壓縮機低效不穩(wěn)定工況下運行。

為解決上述問題，本專利提出一種離心壓縮機喘振故障調(diào)控方法，該方法對所包括的設備特性進行精確的測算，根據(jù)測算結(jié)果對控制器和防喘閥的動作時間進行調(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，達到良好的喘振保護的目的。

技術實現(xiàn)要素：

1.一種離心壓縮機喘振故障調(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：在離心壓縮機發(fā)生喘振故障時，通過控制防喘閥使離心壓縮機出口氣體回流至入口，從而提升壓縮機入口流量，使壓縮機正常工作。本方法采用的設備包括信號測量系統(tǒng)、喘振調(diào)控器、數(shù)據(jù)應用管理器、工業(yè)通信器、防喘調(diào)節(jié)閥。

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

3)計算信號測量系統(tǒng)、喘振調(diào)控器運行和防喘閥執(zhí)行時間，測算信號從測量系統(tǒng)中采集、轉(zhuǎn)換并傳輸?shù)酱裾{(diào)控器所需時間，記為T₀，測算喘振調(diào)控器從獲得監(jiān)測信號到輸出控制信號的所需時間，記為T₁，測算從輸出控制信號到防喘閥開始執(zhí)行動作的所需時間，記為T₂，測算防喘閥從當前開度到所需開度的所需時間，記為T₃，可知T₀、T₁、T₂和T₃組成一個完整的控制循環(huán)。

4)確定T₄和T₅，為保證步驟3從信號測量到防喘閥執(zhí)行完成不出現(xiàn)傳輸過程信號混疊現(xiàn)象，需要對T₁和T₂分別進行計算時間修正和傳輸時間修正，本方法設定計算延時為T₄，傳輸延時為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，為保證防喘調(diào)節(jié)閥 的開度達到喘振控制器所需開度，并保持一定時間，本方法設定T₆＝T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)為控制器測量、計算與輸出所需時間，設定開度保持時間為T₇；

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

②若T₃≤T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)≤2*T₃，開度保持時間：T₇＝T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)-T₃，防喘閥達到初次計算循環(huán)的開度后，需要保持該開度T₅時間，直至下一個控制循環(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)信號混疊，由于每個控制循環(huán)輸出開度不相同，因而從第二個控制循環(huán)往后的循環(huán)需進行輸出延時，本方法設定控制信號輸出延時T₈。

①若T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)≤T₃≤2*[T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)]，控制信號輸出延時：T₈＝T₃-[T₀+(T₁+T₄)+(T₂+T₅)]，本方法設定相鄰控制循環(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:

當時，第(i+1)次輸出K_i+1需延時T_i+1＝0；

當時，第(i+1)次控制循環(huán)輸出K_i+1需延時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:

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

當時，第(i+1)次輸出K_i+1需延時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算各個控制循環(huán)對應的延時。

附圖說明

圖1離心壓縮機喘振調(diào)控配套硬件

圖2電磁閥開度控制循環(huán)

圖3電動調(diào)節(jié)球閥開度控制循環(huán)

圖4為離心壓縮機發(fā)生喘振時對應的振動頻譜

圖5為通過調(diào)控達到喘振保護的效果

具體實施方式

下面對本發(fā)明的離心壓縮機喘振故障調(diào)控方法作進一步介紹。

1、離心壓縮機喘振調(diào)控包括的設備

具體實施時，本方法應用于一臺懸臂式水蒸氣壓縮機中，壓縮機由電機和齒輪箱驅(qū)動，本方法采用的設備包括信號測量系統(tǒng)、喘振調(diào)控器、數(shù)據(jù)應用管理器、工業(yè)通信器、防喘調(diào)節(jié)閥。

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

防喘調(diào)節(jié)閥包括：電動調(diào)節(jié)球閥和電磁閥，兩個閥門分別連接壓縮機進出口，屬并聯(lián)關系。

2、離心壓縮機喘振調(diào)節(jié)閥控制特性

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

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

3、測算喘振調(diào)控循環(huán)各環(huán)節(jié)時間

(1)信號從測量系統(tǒng)中采集、轉(zhuǎn)換并傳輸?shù)酱裾{(diào)控器所需時間，記為T₀，振動傳感器和工藝量傳感器響應時間長短不同，選取最長響應時間作為測算結(jié)果，T₀＝150ms；

(2)喘振調(diào)控器從獲得監(jiān)測信號到輸出控制信號的所需時間，記為T₁，T₁＝70ms；

(3)輸出控制信號到防喘閥開始執(zhí)行動作的所需時間，記為T₂，T₂＝100ms；

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

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

4、確定計算延時T₄和傳輸延時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測量的數(shù)值，確定80≤T₄≤95，本方法實際實施選取T₄＝80，確定200≤T₅≤230，本方法實際實施選取T₅＝200。

5、確定防喘閥開度保持時間T₇

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

(2)本方法在實際測試中，檢測到離心壓縮機發(fā)生喘振時，喘振調(diào)控第一個循環(huán)輸出電動調(diào)節(jié)球閥開度35％，因而第一個循環(huán)：于步驟6計算輸出延時。

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

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

6、測算喘振調(diào)控循環(huán)防喘閥開度輸出延時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)本方法在實際測試過程中，喘振調(diào)控器對電動調(diào)節(jié)球閥開度 第二個循環(huán)和第三個循環(huán)分別輸出：K₂＝28％，K₃＝43％，由此得： 從而：第二個循環(huán)輸出延時T₈＝0，即喘振調(diào)控器輸出電動調(diào)節(jié)球閥開度28％，代替第一個控制循環(huán)輸出的開度K₂＝35％；

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

(5)按上述步驟對第四個、第五個……控制循環(huán)對應的延時依次迭代計算。

(6)圖4為離心壓縮機發(fā)生喘振時對應的振動頻譜，在調(diào)控前存在7.5Hz的振動，圖5為通過調(diào)控達到喘振保護的效果，7.5Hz的低頻振動消失。