一種軸流壓縮機全線防喘振控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及高爐鼓風軸流壓縮機防喘振控制技術，具體設及一種軸流壓縮機全線 防喘振控制方法。
【背景技術】
[0002] 目前，軸流壓縮機普遍存在排氣壓力低，風量大，長期放風運行，其原因除了軸流 壓縮機的設計參數(shù)與用戶使用工況不一致外，機組的升壓能力有限、排氣壓力設計余量不 足也是重要的方面。從喘振實驗所得到的喘振曲線來看，喉部差壓偏大的同時，對應排氣壓 力較低，使得實測喘振線較為扁平，特別是靜葉角度較小時，升壓能力弱，而在該區(qū)間運行 時效率相對較高。再加上防喘控制線離實測喘振線有10%的安全余量，因此在廣泛的使用 過程中會出現(xiàn)送風流量足夠，但送風壓力不足的現(xiàn)象，而且夏季相對冬季會更明顯。如需滿 足較高的使用壓力，在避免機組進入防喘控制區(qū)的前提下，則只能增大靜葉角度來滿足，運 樣就使得機組風量增大。倘若高爐不需要大風量，則只能通過打開放風管道上的閥口，放掉 多出的風量，而此時機組耗電量或能源消耗在已經增加的情況下，能源利用率卻降低，造成 了浪費;若此時為了減少放風，關小靜葉和放風閥，則壓縮機容易進入防喘控制區(qū)，操作不 當則會發(fā)生真實喘振，危害機組安全。
[0003] 隨著軸流壓縮機市場的發(fā)展，軸流壓縮機項目逐漸增多，W上存在的性能問題就 越來越突出。除了從機組設計角度在根本上進行改進之外，自控專業(yè)也要尋求更好的控制 策略，在增強機組安全性、提高控制精度的同時，也要在盡量減少和避免放風方面下工夫。 因此研究并提出了一種新型的防喘振控制技術，該技術通過更加精細、更加穩(wěn)定的控制策 略，在保證機組安全的同時，也盡可能的減少放風，降低能耗。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種軸流壓縮機全線防喘振控制方法，解決了目前軸流壓 縮機的防喘振控制技術存在控制精度差、控制不穩(wěn)定、能源浪費W及容易誤操作危害機組 安全的問題。
[0005] 為解決上述的技術問題，本發(fā)明采用W下技術方案：
[0006] -種軸流壓縮機全線防喘振控制方法，包括W下步驟：
[0007] 在自動控制系統(tǒng)的人機界面上繪制出預先控制線EFU喘振控制線ACU快開放風 線V0L、實際喘振線A化和緊急停機線EAL，其中實際喘振線A化是根據(jù)軸流壓縮機產生喘振 時的標準喉部差壓和標準排氣壓力繪制而成，所述預先控制線E化繪制所根據(jù)的喉部差壓 和排氣壓力均為標準喉部差壓和標準排氣壓力的90%-92%，所述喘振控制線ACL繪制所 根據(jù)的喉部差壓和排氣壓力為標準喉部差壓和標準排氣壓力的92%-96%，所述快開放風 線VOL繪制所根據(jù)的喉部差壓和排氣壓力為標準喉部差壓和標準排氣壓力的96%-100%， 所述緊急停機線EAL繪制所根據(jù)的喉部差壓和排氣壓力為標準喉部差壓和標準排氣壓力的 110%;
[0008] 當軸流壓縮機的實時喉部差壓和實時排氣壓力變化觸及預先控制線E化所標記的 喉部差壓和排氣壓力時，細微調整防喘閥或靜葉的角度；
[0009] 當軸流壓縮機的實時喉部差壓和實時排氣壓力變化觸及喘振控制線A化所標記的 喉部差壓和排氣壓力時，激活防喘振PID控制器自動調節(jié)功能，W預先控制線E化所標記的 喉部差壓和排氣壓力為目標線，調節(jié)防喘閥開度，將當前實時喉部差壓和實時排氣壓力拉 回到喘振控制線ACLW下，并最終穩(wěn)定在預先控制線E化上，直到用戶手動復位后，退出防喘 振PID控制器自動調節(jié)；
[0010] 當軸流壓縮機的實時喉部差壓和實時排氣壓力變化觸及快開放風線VOL所標記的 喉部差壓和排氣壓力時，自動控制系統(tǒng)立刻強制使防喘閥和放風閥快速打開30%至50%， 從而使工況點迅速從快開放風線VOL所標記的喉部差壓和排氣壓力回到喘振控制線A化所 標記的喉部差壓和排氣壓力，防止機組發(fā)生真實喘振；
[0011] 當軸流壓縮機的實時喉部差壓和實時排氣壓力變化觸及實際喘振線A化所標記的 喉部差壓和排氣壓力時，自動控制系統(tǒng)則立即將靜葉全關、止回閥強關、放風閥及防喘閥全 開；
[0012] 當軸流壓縮機的實時喉部差壓和實時排氣壓力變化觸及緊急停機線EAL，則發(fā)機 組緊急停機。
[0013] 進一步的，所述防喘振PID控制器自動調節(jié)功能包括快開慢關的變參數(shù)調節(jié)和防 喘振變增益動態(tài)調節(jié)；
[0014] 所述快開慢關的變參數(shù)調節(jié)方法如下：
[0015] ①、PID控制器輸入偏差為正，PID控制器輸出在大比例、大積分參數(shù)的作用下，快 速開大防喘閥，防止喘振發(fā)生；
[0016] ②、當防喘閥打開后，工況點被拉回到預先控制線E化下后，此時PID控制器輸入偏 差為負，PID控制器輸出在小比例、小積分參數(shù)的作用下，緩慢關小防喘閥；
[0017] 所述防喘振變增益動態(tài)調節(jié)方法如下：
[0018] ①、工況點高于喘振控制線ACL所標記的喉部差壓和排氣壓力時，通過
[0019] K=Ki[( 1-0). (P-PacO+P]
[0020] 計算出PID整定參數(shù)中的比例值K，式中Ki為原始比例值，即快開慢關變參數(shù)調節(jié) 功能中的"大參數(shù)"中的比例值，e為可調整的常數(shù)，范圍是0-1，其值越小，變增益K值越大，P 為壓縮機排氣壓力實測值，Pacl為當前喘振控制線上對應壓力；
[002。 ②、獲取實際喘振線A化對應壓力Pasl，依據(jù)Pasl的百分比，當P-Pacl的值大于Pasl的 百分比值時，則使增益K值變大，增強PID調節(jié)強度。
[0022]進一步的，當軸流壓縮機的實時喉部差壓和實時排氣壓力變化觸及預先控制線 E化所標記的喉部差壓和排氣壓力時，采用喉部差壓的溫度補償方法根據(jù)壓縮機入口溫度 的變化自動偏移喘振控制線ACL，補償公式如下：
[0024] 式中，AP'為補償后的喉部差壓，AP為當前工況點對應的喉部差壓，T為當前軸流 壓縮機的入口溫度，Tl為喘振實驗時軸流壓縮機入口的平均溫度值。
[0025]進一步的，當軸流壓縮機的實時喉部差壓和實時排氣壓力變化觸及預先控制線 E化所標記的喉部差壓和排氣壓力時，采用排氣壓力的溫度補償功能將壓縮機排氣壓力隨 溫度的改變作用到喘振控制線ACL上，補償公式如下：
[0027] 式中P'為溫度補償后的排氣壓力值，Po為當?shù)啬昶骄髿鈮海琍o為當?shù)啬昶骄髿?壓，Tl為喘振實驗時軸流壓縮機入口的平均溫度值，Tl為喘振實驗時軸流壓縮機入口的平均 溫度值，Kt為空氣的等賭指數(shù)，為常數(shù)1.4。
[0028] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：不僅完成了保護軸流壓縮機機組安全的 基本功能，而且更能反映軸流壓縮機在各個季節(jié)的真實性能，更能準確地指導用戶操作，使 用更加安全可靠。其防喘振的控制策略更加精細和平穩(wěn)，在調節(jié)過程中避免了對高爐風量 和風壓的大范圍波動影響，使壓縮機供風的穩(wěn)定性和持續(xù)性更高，保證高爐連續(xù)生產的要 求。在此基礎上，該技術可在一定程度上縮小防喘裕度，進而在某些壓縮機運行中能減小 其防喘閥開度，減少不必要的放風能耗，節(jié)能效益明顯。
[0029] 另外
[0030] 1，本發(fā)明采用五條控制線與實測的真實喘振線成各自相應的比例關系，根據(jù)機組 防喘保護的不同要求設置保護預度，根據(jù)軸流壓縮機排氣壓力從低到高，依次發(fā)揮不同的 防喘振保護作用。
[0031] 2,在防喘振PID控制器自動調節(jié)時，該技術引入了快開慢關變參數(shù)調節(jié)功能，改善 了傳統(tǒng)單一 PID控制器參數(shù)時的調節(jié)效果，減弱PID控制器調節(jié)系統(tǒng)的震蕩現(xiàn)象，避免了工 況點在上下的波動，進而迅速將工況點穩(wěn)定在目標線上。
[0032] 3,為使防喘振PID控制器調節(jié)更加精細，在快開慢關變參數(shù)調節(jié)功能基礎上，針對 工況點高于喘振控制線時，PID控制器整定參數(shù)中的比例值K，又引入了變增益動態(tài)調節(jié)功 能。
[0033] 4,軸流壓縮機全年的運行工況會受到外部環(huán)境變