流體輸送控制

1、流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制2022-6-1922022-6-192過程控制 青海大學(xué)4.14.1 概述概述在石油、化工生產(chǎn)過程中，因工藝的需要，在石油、化工生產(chǎn)過程中，因工藝的需要，常需要將流體由低處送至高處，由低壓設(shè)常需要將流體由低處送至高處，由低壓設(shè)備送到高壓設(shè)備，為了達(dá)到這些目的，必備送到高壓設(shè)備，為了達(dá)到這些目的，必須對流體做功，以提高流體的能量，完成須對流體做功，以提高流體的能量，完成輸送任務(wù)。輸送任務(wù)。流體輸送控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)是保持被控流體輸送控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)是保持被控流量保持恒定（定值控制）或跟隨另一個流量保持恒定（定值控制）或跟隨另一個流體流量變化（比值控制）流體

2、流量變化（比值控制）保證流體輸送設(shè)備的安全運行保證流體輸送設(shè)備的安全運行2022-6-1932022-6-193過程控制 青海大學(xué)流體輸送設(shè)備流體輸送設(shè)備 用于輸送流體和提高流體壓頭的機械設(shè)用于輸送流體和提高流體壓頭的機械設(shè)備通稱為流體輸送設(shè)備。輸送液體和提高備通稱為流體輸送設(shè)備。輸送液體和提高其壓力的機械稱為泵，輸送氣體并提高其其壓力的機械稱為泵，輸送氣體并提高其壓力的機械稱為風(fēng)機和壓縮機。壓力的機械稱為風(fēng)機和壓縮機。4.14.1 概述概述2022-6-1942022-6-194過程控制 青海大學(xué)2022-6-1952022-6-195過程控制 青海大學(xué)流量控制系統(tǒng)的特點流量控制系統(tǒng)的特點F

3、控制通道的對象時間常數(shù)小控制通道的對象時間常數(shù)小只需采用只需采用PIPI調(diào)節(jié)器，無須引入微分作用；調(diào)節(jié)器，無須引入微分作用；F測量信號通常帶有高頻噪聲測量信號通常帶有高頻噪聲應(yīng)考慮對測量信號的濾波或在控制器與變應(yīng)考慮對測量信號的濾波或在控制器與變送器之間引入一階滯后環(huán)節(jié)，以減小調(diào)節(jié)送器之間引入一階滯后環(huán)節(jié)，以減小調(diào)節(jié)閥的振動；閥的振動；4.14.1 概述概述F靜態(tài)非線性靜態(tài)非線性應(yīng)考慮選用合適的控制閥特性，使廣義對應(yīng)考慮選用合適的控制閥特性，使廣義對象的靜態(tài)特性接近線性。象的靜態(tài)特性接近線性。2022-6-1962022-6-196過程控制 青海大學(xué)4.2 4.2 泵和壓縮機的基本控制泵和壓縮

4、機的基本控制4.2.14.2.1、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制離心泵的工作原理離心泵的工作原理F工作前，泵體和進(jìn)水管必須灌滿水形成真空工作前，泵體和進(jìn)水管必須灌滿水形成真空狀態(tài)，當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動時，葉片促使水很快狀態(tài)，當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動時，葉片促使水很快旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著離心泵的工作原理是：離心泵旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著離心泵的工作原理是：離心泵所以能把水送出去是由于離心力的作用。水所以能把水送出去是由于離心力的作用。水泵在的水在離心力的作用下從葉輪中飛出，泵在的水在離心力的作用下從葉輪中飛出，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的中心部分形成真泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區(qū)域。水源的水在大氣壓力或水壓的作用空區(qū)

5、域。水源的水在大氣壓力或水壓的作用下通過管網(wǎng)壓到了進(jìn)水管內(nèi)。這樣循環(huán)不已下通過管網(wǎng)壓到了進(jìn)水管內(nèi)。這樣循環(huán)不已，就可以實現(xiàn)連續(xù)抽水。，就可以實現(xiàn)連續(xù)抽水。 2022-6-1972022-6-197過程控制 青海大學(xué)2221QKnKHH H為泵的壓頭，即泵前后的為泵的壓頭，即泵前后的流體靜壓差；流體靜壓差；n n 為離心泵轉(zhuǎn)速；為離心泵轉(zhuǎn)速；Q Q為泵的排出量。為泵的排出量。H HL L為泵的最大輸出功率線，為泵的最大輸出功率線，即在給定的轉(zhuǎn)速下，即在給定的轉(zhuǎn)速下，H H* *Q Q在在該壓頭下達(dá)到最大。該壓頭下達(dá)到最大。一、離心泵的特性一、離心泵的特性離心泵的壓頭、排量、和轉(zhuǎn)速之間的離心泵的壓

6、頭、排量、和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系，稱為泵的特性。函數(shù)關(guān)系，稱為泵的特性。 4.2.14.2.1、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制HHLn1n2n3Q2022-6-1982022-6-198過程控制 青海大學(xué)管路特性：表示管路中流體流量和阻力間管路特性：表示管路中流體流量和阻力間 的關(guān)系。它由升揚高度的關(guān)系。它由升揚高度h h0 0、靜、靜壓差壓差h hp p、摩擦損耗、摩擦損耗h hf f和控制閥壓降和控制閥壓降h hv v組成組成二、管路的特性二、管路的特性4.2.14.2.1、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制P1P2H0HvHfvfphhhhH02022-6-1992022-6-199過

7、程控制 青海大學(xué)離心泵的工作點離心泵的工作點 離心泵特性與管路特性的交點。交點與泵轉(zhuǎn)離心泵特性與管路特性的交點。交點與泵轉(zhuǎn)速、管路阻力及分布、控制閥開度等有關(guān)速、管路阻力及分布、控制閥開度等有關(guān)4.2.14.2.1、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制2022-6-19102022-6-1910過程控制 青海大學(xué)1、直接節(jié)流法、直接節(jié)流法F控制原理：通過改變相關(guān)管路的阻力控制原理：通過改變相關(guān)管路的阻力系數(shù)，以控制管道流量。即改變系數(shù)，以控制管道流量。即改變hvhv從從而改變工作點，關(guān)小控制閥，而改變工作點，關(guān)小控制閥，hvhv增加增加，流量下降，壓頭上升，流量下降，壓頭上升4.2.14.2.1

8、、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制HL1HL2HL3C1C2C3HQFC2022-6-19112022-6-1911過程控制 青海大學(xué)F控制閥不應(yīng)裝在泵的吸入口可防止氣控制閥不應(yīng)裝在泵的吸入口可防止氣縛和氣蝕縛和氣蝕F節(jié)流裝置安裝在閥上游，有利于提高節(jié)流裝置安裝在閥上游，有利于提高測量精度測量精度F控制閥的開度不應(yīng)過小或過大，即應(yīng)控制閥的開度不應(yīng)過小或過大，即應(yīng)合理選擇控制閥的尺寸。合理選擇控制閥的尺寸。4.2.14.2.1、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制注意注意：2022-6-19122022-6-1912過程控制 青海大學(xué)F優(yōu)點：采用閥門調(diào)節(jié)流量快速簡便，且優(yōu)點：采用閥門調(diào)節(jié)流量快速

9、簡便，且流量可連續(xù)變化，適合化工連續(xù)生產(chǎn)的流量可連續(xù)變化，適合化工連續(xù)生產(chǎn)的要求，因此應(yīng)用廣泛。要求，因此應(yīng)用廣泛。F缺點：是當(dāng)關(guān)小閥門時，管路阻力增加缺點：是當(dāng)關(guān)小閥門時，管路阻力增加，消耗部分額外的能量，實際上是人為，消耗部分額外的能量，實際上是人為增加管路阻力來適應(yīng)泵的特性。且在調(diào)增加管路阻力來適應(yīng)泵的特性。且在調(diào)節(jié)幅度較大時，往往使離心泵不在高效節(jié)幅度較大時，往往使離心泵不在高效區(qū)下工作，機械效率差不是很經(jīng)濟。區(qū)下工作，機械效率差不是很經(jīng)濟。4.2.14.2.1、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制2022-6-19132022-6-1913過程控制 青海大學(xué)調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速 調(diào)

10、節(jié)原理：改變調(diào)節(jié)原理：改變泵的轉(zhuǎn)速，使離泵的轉(zhuǎn)速，使離心泵流量特性形心泵流量特性形狀變化，以控制狀變化，以控制管道流量。管道流量。特點：節(jié)能，調(diào)特點：節(jié)能，調(diào)節(jié)平穩(wěn)，但投資節(jié)平穩(wěn)，但投資較大。較大。4.2.14.2.1、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制FC調(diào)轉(zhuǎn)速2022-6-19142022-6-1914過程控制 青海大學(xué)采用的調(diào)速方法采用的調(diào)速方法F當(dāng)電動機為原動機時，采用電動調(diào)速當(dāng)電動機為原動機時，采用電動調(diào)速裝置裝置F當(dāng)汽輪機為原動機時，采用調(diào)節(jié)導(dǎo)向當(dāng)汽輪機為原動機時，采用調(diào)節(jié)導(dǎo)向葉片角度或蒸汽流量。葉片角度或蒸汽流量。F采用變頻調(diào)速器，或利用原動機與泵采用變頻調(diào)速器，或利用原動機與泵

11、聯(lián)結(jié)軸的變速器。聯(lián)結(jié)軸的變速器。 4.2.14.2.1、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制2022-6-19152022-6-1915過程控制 青海大學(xué)特特 點點F采用這種控制方案時，在液體輸送管線采用這種控制方案時，在液體輸送管線上不需要安裝控制閥，因此，不存在上不需要安裝控制閥，因此，不存在hvhv項的阻力損耗，機械效率較高。項的阻力損耗，機械效率較高。F該控制方案在重要的大功率離心泵裝置該控制方案在重要的大功率離心泵裝置中，有逐漸擴大采用的趨勢。但具體實中，有逐漸擴大采用的趨勢。但具體實現(xiàn)這種方案較復(fù)雜，所需設(shè)備費用亦較現(xiàn)這種方案較復(fù)雜，所需設(shè)備費用亦較高。高。4.2.14.2.1、離心

12、泵的基本控制、離心泵的基本控制2022-6-19162022-6-1916過程控制 青海大學(xué)旁路控制旁路控制FCxr原理：改變管路特性，以改變交點，進(jìn)而改原理：改變管路特性，以改變交點，進(jìn)而改變管道中的流量變管道中的流量4.2.14.2.1、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制2022-6-19172022-6-1917過程控制 青海大學(xué)特特 點點F結(jié)構(gòu)簡單，控制閥口徑相對較小，但由結(jié)構(gòu)簡單，控制閥口徑相對較小，但由泵供給的能量消耗于控制閥旁路的那部泵供給的能量消耗于控制閥旁路的那部分液體，因此，總機械效率較低。分液體，因此，總機械效率較低。F當(dāng)流體黏度高或液體流量測量較困難，當(dāng)流體黏度高或液體

13、流量測量較困難，而管路阻力較恒定時，該控制方案可采而管路阻力較恒定時，該控制方案可采用壓力作為被控變量，穩(wěn)定出口壓力，用壓力作為被控變量，穩(wěn)定出口壓力，間接控制流量。間接控制流量。4.2.14.2.1、離心泵的基本控制、離心泵的基本控制2022-6-19182022-6-1918過程控制 青海大學(xué)4.2.24.2.2、容積式泵的控制方案、容積式泵的控制方案 F容積式泵有兩類，一類是往復(fù)泵，包括活容積式泵有兩類，一類是往復(fù)泵，包括活塞式、柱塞式等，另一類是直接位移式旋塞式、柱塞式等，另一類是直接位移式旋轉(zhuǎn)泵，包括橢圓齒輪式、螺桿式等。轉(zhuǎn)泵，包括橢圓齒輪式、螺桿式等。 F這類泵的排量與管路阻力基本

14、無關(guān)，故絕這類泵的排量與管路阻力基本無關(guān)，故絕不能采用出口處直接節(jié)流的方法來控制排不能采用出口處直接節(jié)流的方法來控制排量，一旦出口閥關(guān)死，將造成泵損、機毀量，一旦出口閥關(guān)死，將造成泵損、機毀的危險。的危險。2022-6-19192022-6-1919過程控制 青海大學(xué)容積式泵流量特性容積式泵流量特性4.2.24.2.2、容積式泵的控制方案、容積式泵的控制方案 特性：泵的排出量是脈沖式特性：泵的排出量是脈沖式的，與管路系統(tǒng)無關(guān)的，與管路系統(tǒng)無關(guān) 往復(fù)泵特性：與轉(zhuǎn)速、沖往復(fù)泵特性：與轉(zhuǎn)速、沖程大小及活塞截面積等有關(guān)程大小及活塞截面積等有關(guān) 旋轉(zhuǎn)泵特性：與轉(zhuǎn)速及空旋轉(zhuǎn)泵特性：與轉(zhuǎn)速及空腔大小等有關(guān)腔

15、大小等有關(guān)2022-6-19202022-6-1920過程控制 青海大學(xué)容積式泵常用的控制方式容積式泵常用的控制方式 4.2.24.2.2、容積式泵的控制方案、容積式泵的控制方案 不能單獨用泵出口的節(jié)流控制不能單獨用泵出口的節(jié)流控制調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速或往復(fù)泵沖程：多數(shù)情況下，這調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速或往復(fù)泵沖程：多數(shù)情況下，這種方法調(diào)節(jié)沖程機構(gòu)較復(fù)雜，且有一定的難度，種方法調(diào)節(jié)沖程機構(gòu)較復(fù)雜，且有一定的難度，只有在一些計量泵等特殊往復(fù)泵才考慮采用。只有在一些計量泵等特殊往復(fù)泵才考慮采用。旁路控制：與離心泵旁路控制相同旁路控制：與離心泵旁路控制相同旁路控制壓力：出口節(jié)流控制流量，系統(tǒng)有關(guān)聯(lián)旁路控制壓力：出口

16、節(jié)流控制流量，系統(tǒng)有關(guān)聯(lián)采用雙閥（一氣開一氣關(guān)）或三通控制閥，既旁采用雙閥（一氣開一氣關(guān)）或三通控制閥，既旁路又節(jié)流路又節(jié)流 2022-6-19212022-6-1921過程控制 青海大學(xué)FCxrFC調(diào)轉(zhuǎn)速HL1HL2HL3C1C2C3HQFC4.2.24.2.2、容積式泵的控制方案、容積式泵的控制方案 2022-6-19222022-6-1922過程控制 青海大學(xué)容積式泵的流量控制容積式泵的流量控制特點：容積式泵不能采用直接節(jié)流法。特點：容積式泵不能采用直接節(jié)流法。可采用旁路法或調(diào)速法或上述控制方案。可采用旁路法或調(diào)速法或上述控制方案。FCPC入口出口往復(fù)泵原動機4.2.24.2.2、容積式

17、泵的控制方案、容積式泵的控制方案 2022-6-19232022-6-1923過程控制 青海大學(xué)往復(fù)泵的流量控制往復(fù)泵的流量控制特點：容積式泵不能采用直接節(jié)流法。特點：容積式泵不能采用直接節(jié)流法?？刹捎门月贩ɑ蛘{(diào)速法或上述控制方案?？刹捎门月贩ɑ蛘{(diào)速法或上述控制方案。4.2.24.2.2、容積式泵的控制方案、容積式泵的控制方案 式中式中n每分鐘的往復(fù)次數(shù)；每分鐘的往復(fù)次數(shù)； F氣缸的截面積，氣缸的截面積，m2； s活塞沖程，活塞沖程，m。 2022-6-19242022-6-1924過程控制 青海大學(xué)F壓縮機的分類壓縮機的分類: :F 往復(fù)式壓縮機：流量小，壓縮比高場合往復(fù)式壓縮機：流量小，壓

18、縮比高場合F 離心式壓縮機：流量大，體積小，效率離心式壓縮機：流量大，體積小，效率高，維護方便高，維護方便4.2.34.2.3、壓縮機的控制、壓縮機的控制 2022-6-19252022-6-1925過程控制 青海大學(xué)F 4.2.34.2.3、壓縮機的控制、壓縮機的控制 氣量控制系統(tǒng)：即負(fù)荷控制系統(tǒng)氣量控制系統(tǒng)：即負(fù)荷控制系統(tǒng) 出口節(jié)流：比進(jìn)口節(jié)流法節(jié)能，但結(jié)構(gòu)較出口節(jié)流：比進(jìn)口節(jié)流法節(jié)能，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜復(fù)雜改變轉(zhuǎn)速：節(jié)能，價貴，常用于大型壓縮機改變轉(zhuǎn)速：節(jié)能，價貴，常用于大型壓縮機入口壓力控制系統(tǒng)：例如，吸入管壓力控制入口壓力控制系統(tǒng)：例如，吸入管壓力控制轉(zhuǎn)速來穩(wěn)定入口壓力，入口壓力與出口流量

19、的轉(zhuǎn)速來穩(wěn)定入口壓力，入口壓力與出口流量的選擇控制，旁路控制調(diào)節(jié)緩沖罐壓力等選擇控制，旁路控制調(diào)節(jié)緩沖罐壓力等油系統(tǒng)：密封油、潤滑油、調(diào)速油等的壓力油系統(tǒng)：密封油、潤滑油、調(diào)速油等的壓力、溫度、油箱液位等的控制、溫度、油箱液位等的控制聯(lián)鎖系統(tǒng)：軸位移和振動，軸向力等檢測、報警和聯(lián)鎖系統(tǒng)：軸位移和振動，軸向力等檢測、報警和其他聯(lián)鎖系統(tǒng)其他聯(lián)鎖系統(tǒng)壓縮機各段吸入溫度、分離器液位控制系統(tǒng)：壓縮機各段吸入溫度、分離器液位控制系統(tǒng)： 2022-6-19262022-6-1926過程控制 青海大學(xué)4.34.3、離心式壓縮機防喘振控制、離心式壓縮機防喘振控制F離心壓縮機的離心壓縮機的工作特性工作特性：工作特

20、性指一定轉(zhuǎn)速下，工作特性指一定轉(zhuǎn)速下，出口壓力與流量的關(guān)系出口壓力與流量的關(guān)系F離心壓縮機的離心壓縮機的喘振喘振現(xiàn)象現(xiàn)象u離心壓縮機運行中，負(fù)荷減小到某一值時，氣離心壓縮機運行中，負(fù)荷減小到某一值時，氣體排出流量減少并倒流，造成壓縮機劇烈振動體排出流量減少并倒流，造成壓縮機劇烈振動的現(xiàn)象，又稱飛動的現(xiàn)象，又稱飛動F喘振的原因喘振的原因：u內(nèi)因：葉輪結(jié)構(gòu)和介質(zhì)特性造成一定的工作特內(nèi)因：葉輪結(jié)構(gòu)和介質(zhì)特性造成一定的工作特性性u外因：流量減小或被壓縮氣體介質(zhì)的特性變化外因：流量減小或被壓縮氣體介質(zhì)的特性變化2022-6-19272022-6-1927過程控制 青海大學(xué) 喘振的影響喘振的影響流量不穩(wěn)定

21、，出現(xiàn)周期性的脈動流量流量不穩(wěn)定，出現(xiàn)周期性的脈動流量使壓縮機設(shè)備損壞。如使壓縮機設(shè)備損壞。如19861986年美國壓縮機喘振年美國壓縮機喘振損失損失100100萬美元萬美元使相應(yīng)管網(wǎng)設(shè)備損壞使相應(yīng)管網(wǎng)設(shè)備損壞4.34.3、離心式壓縮機防喘振控制、離心式壓縮機防喘振控制FA A處，如處，如QQ，則，則PP，到，到B B點，點，QQ，則氣體倒流到，則氣體倒流到C C點，點，Q=0Q=0，氣體累積，氣體累積，CDACDA，QQQQ，氣體在葉輪中反復(fù)，氣體在葉輪中反復(fù)沖擊，造成吼叫喘振聲。沖擊，造成吼叫喘振聲。C C到到D D變化快，故稱飛動變化快，故稱飛動2022-6-19282022-6-192

22、8過程控制 青海大學(xué)F喘振：喘振：在入口流量小于喘振流量在入口流量小于喘振流量QpQp時離心壓縮機時離心壓縮機出現(xiàn)的流量脈動現(xiàn)象。出現(xiàn)的流量脈動現(xiàn)象。F振動：振動：高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備固有特性。旋轉(zhuǎn)設(shè)備高速運高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備固有特性。旋轉(zhuǎn)設(shè)備高速運轉(zhuǎn)達(dá)到某一轉(zhuǎn)速時，使轉(zhuǎn)軸強烈振動的現(xiàn)象。它轉(zhuǎn)達(dá)到某一轉(zhuǎn)速時，使轉(zhuǎn)軸強烈振動的現(xiàn)象。它是因旋轉(zhuǎn)設(shè)備具有自由振動頻率（稱為自由振動是因旋轉(zhuǎn)設(shè)備具有自由振動頻率（稱為自由振動頻率），轉(zhuǎn)速達(dá)到該自由振動頻率的倍數(shù)時，出頻率），轉(zhuǎn)速達(dá)到該自由振動頻率的倍數(shù)時，出現(xiàn)的諧振。轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高或降低時，這種振動會現(xiàn)的諧振。轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高或降低時，這種振動會消失。消失。F阻塞：阻塞：壓

23、縮機流量過大時，氣體流速接近或達(dá)到壓縮機流量過大時，氣體流速接近或達(dá)到音速（音速（315m/s315m/s），壓縮機葉輪對氣體所做功全部），壓縮機葉輪對氣體所做功全部用于克服流動損失，氣體壓力不再升高的現(xiàn)象。用于克服流動損失，氣體壓力不再升高的現(xiàn)象。 4.34.3、離心式壓縮機防喘振控制、離心式壓縮機防喘振控制F振動、喘振和阻塞振動、喘振和阻塞2022-6-19292022-6-1929過程控制 青海大學(xué)4.3.14.3.1、離心式壓縮機的特性曲線、離心式壓縮機的特性曲線P P2 2 / /P P1 1 為壓縮機出口為壓縮機出口壓力與進(jìn)口壓力（均壓力與進(jìn)口壓力（均為絕壓）之比，或稱為絕壓）之比

24、，或稱壓縮比；壓縮比；n n 為壓縮機的轉(zhuǎn)速；為壓縮機的轉(zhuǎn)速；Q Q 為壓縮機出口流量。為壓縮機出口流量。其氣量或出口壓力的其氣量或出口壓力的控制系統(tǒng)與離心泵相控制系統(tǒng)與離心泵相近，可用直接節(jié)流法、近，可用直接節(jié)流法、旁路回流法與變頻調(diào)旁路回流法與變頻調(diào)速等。速等。100n1n2n3Q , %喘振區(qū)501.02.03.0P2 /P12022-6-19302022-6-1930過程控制 青海大學(xué)流體輸送設(shè)備的喘振現(xiàn)象示例流體輸送設(shè)備的喘振現(xiàn)象示例(1)(1)泵剛啟動時，液位泵剛啟動時，液位為為1-11-1，對應(yīng)管路特，對應(yīng)管路特性為性為I I，工作點為，工作點為Q QM M，Q QA A Q Q

25、M M. .(2)(2)液位為液位為2-22-2，對應(yīng)管，對應(yīng)管路特性為路特性為，工作點，工作點為為Q QN N，Q QA A QpQQp, ,不不開旁路閥開旁路閥 策略：最大轉(zhuǎn)速和最高溫度下的喘振流量作為策略：最大轉(zhuǎn)速和最高溫度下的喘振流量作為固定極限流量固定極限流量QpQp 固定極限防喘振控制系統(tǒng)固定極限防喘振控制系統(tǒng)4.3.24.3.2、防喘振控制方案、防喘振控制方案2022-6-19352022-6-1935過程控制 青海大學(xué)固定極限防喘振控制系統(tǒng)固定極限防喘振控制系統(tǒng)壓縮機排出吸入循環(huán)FC當(dāng)壓縮機正常運行時，控制器的測量值恒大于當(dāng)壓縮機正常運行時，控制器的測量值恒大于設(shè)定值，要求旁路

26、閥全關(guān)；而當(dāng)壓縮機吸氣量設(shè)定值，要求旁路閥全關(guān)；而當(dāng)壓縮機吸氣量小于設(shè)定值時，要求旁路閥打開，使壓縮機總小于設(shè)定值時，要求旁路閥打開，使壓縮機總的吸入量等于或大于設(shè)定值的吸入量等于或大于設(shè)定值. .問題問題：調(diào)節(jié)閥選型，控制器作用方向選擇，與防積分飽和方法？4.3.24.3.2、防喘振控制方案、防喘振控制方案2022-6-19362022-6-1936過程控制 青海大學(xué) 與一般旁路控制的區(qū)別：與一般旁路控制的區(qū)別：一般旁路控制一般旁路控制固定極限流量防喘固定極限流量防喘振控制振控制控制出口流量，流控制出口流量，流量過大開旁路閥量過大開旁路閥控制進(jìn)口流量，流控制進(jìn)口流量，流量過小開旁路閥量過小開

27、旁路閥旁路閥正常時有一旁路閥正常時有一定開度定開度正常時，旁路閥關(guān)正常時，旁路閥關(guān)閉閉偏差不會長期存在，偏差不會長期存在，無積分飽和無積分飽和正常時偏差長期存正常時偏差長期存在，有積分飽和在，有積分飽和固定極限防喘振控制系統(tǒng)固定極限防喘振控制系統(tǒng)4.3.24.3.2、防喘振控制方案、防喘振控制方案2022-6-19372022-6-1937過程控制 青海大學(xué)固定極限防喘振控制系統(tǒng)固定極限防喘振控制系統(tǒng)固定極限流量的防喘振控制方案結(jié)構(gòu)簡單，固定極限流量的防喘振控制方案結(jié)構(gòu)簡單，運行安全可靠，系統(tǒng)投資費用較少可靠運行安全可靠，系統(tǒng)投資費用較少可靠這種方法主要適用于固定轉(zhuǎn)速的場合。這種方法主要適用于

28、固定轉(zhuǎn)速的場合。 當(dāng)壓縮機的轉(zhuǎn)速變化時，如按高轉(zhuǎn)速取給定當(dāng)壓縮機的轉(zhuǎn)速變化時，如按高轉(zhuǎn)速取給定值，勢必低轉(zhuǎn)速時給定值偏高，能耗過大；如值，勢必低轉(zhuǎn)速時給定值偏高，能耗過大；如按低轉(zhuǎn)速取給定值，則在高轉(zhuǎn)速時仍有因給定按低轉(zhuǎn)速取給定值，則在高轉(zhuǎn)速時仍有因給定值偏低而使壓縮機產(chǎn)生喘振的危險。因此，當(dāng)值偏低而使壓縮機產(chǎn)生喘振的危險。因此，當(dāng)壓縮機的轉(zhuǎn)速不恒定時，一般不宜采用這種控壓縮機的轉(zhuǎn)速不恒定時，一般不宜采用這種控制方案制方案。4.3.24.3.2、防喘振控制方案、防喘振控制方案2022-6-19382022-6-1938過程控制 青海大學(xué)采用差壓計測流量時的安全操作線采用差壓計測流量時的安全操作

29、線aTQKPP 12112111dPQ 111zRTMPaPPmPPd 11121)(121PPmPd zRKMm224.3.24.3.2、防喘振操作線方程、防喘振操作線方程可變極限防喘振控制系統(tǒng)可變極限防喘振控制系統(tǒng)2022-6-19392022-6-1939過程控制 青海大學(xué)可變極限防喘振控制系統(tǒng)可變極限防喘振控制系統(tǒng)壓縮機排出吸入循環(huán)FCP1P2P2 -aP1mm ( P2 - aP1 )P1 d問題問題：若流量測量在出口處，如何推導(dǎo)得到防喘振安全操作線？4.3.24.3.2、防喘振控制方案、防喘振控制方案2022-6-19402022-6-1940過程控制 青海大學(xué)可變極限防喘振控制系

30、統(tǒng)可變極限防喘振控制系統(tǒng))(121PPmPd 特點：特點： 采用孔板測量入口流量，可不必采用開方器采用孔板測量入口流量，可不必采用開方器按計算指標(biāo)計算設(shè)定值的單回路控制系統(tǒng)按計算指標(biāo)計算設(shè)定值的單回路控制系統(tǒng) 控制回路中不含計算單元，參數(shù)整定簡單控制回路中不含計算單元，參數(shù)整定簡單 有些場合，計算式可簡化：有些場合，計算式可簡化： a=0a=0， a=1a=1，4.3.24.3.2、防喘振控制方案、防喘振控制方案21mPPd 2022-6-19412022-6-1941過程控制 青海大學(xué) 問題的提出：入口流量無法測量（如無正常位置、問題的提出：入口流量無法測量（如無正常位置、入口壓力低不允許大

31、的壓損等）入口壓力低不允許大的壓損等） 采用出口流量的測量實現(xiàn)可變極限流量防喘振控采用出口流量的測量實現(xiàn)可變極限流量防喘振控制制111222GQGQ測量出口流量的可變極限流量防喘振控制測量出口流量的可變極限流量防喘振控制4.3.24.3.2、防喘振控制方案、防喘振控制方案依據(jù)：出口處測得的重量流量和入口處測得的重量流量是相等的依據(jù)：出口處測得的重量流量和入口處測得的重量流量是相等的 設(shè)入口和出口孔板的校正系數(shù)設(shè)入口和出口孔板的校正系數(shù)K1K1和和K2K2相等相等)()(121221212221121PPmTPTPPPPmPTPTPPddd 111zRTMP222zRTMP 2022-6-194

32、22022-6-1942過程控制 青海大學(xué)F特點：特點：F采用孔板測量出口流量，可允許較大的采用孔板測量出口流量，可允許較大的壓力損失壓力損失F 可用于高壓縮比的場合可用于高壓縮比的場合F 需要考慮出口和入口溫度（重度變化）需要考慮出口和入口溫度（重度變化）的影響的影響F有些場合，計算式可更簡化有些場合，計算式可更簡化測量出口流量的可變極限流量防喘振控制測量出口流量的可變極限流量防喘振控制4.3.24.3.2、防喘振控制方案、防喘振控制方案22kmPPd 2022-6-19432022-6-1943過程控制 青海大學(xué)串聯(lián)運行時的防喘振控制串聯(lián)運行時的防喘振控制 當(dāng)一臺壓縮機的出口壓力不夠時，采

33、用兩臺或兩當(dāng)一臺壓縮機的出口壓力不夠時，采用兩臺或兩臺以上的壓縮機串聯(lián)運行臺以上的壓縮機串聯(lián)運行各個壓縮機單獨設(shè)置各自的旁路閥：如上各自設(shè)置各個壓縮機單獨設(shè)置各自的旁路閥：如上各自設(shè)置設(shè)置一個旁路閥，從第設(shè)置一個旁路閥，從第二級出口到第一級入口二級出口到第一級入口間設(shè)置旁路閥。采用低間設(shè)置旁路閥。采用低選器選擇兩個控制器中選器選擇兩個控制器中的低值信號送旁路閥的低值信號送旁路閥4.3.34.3.3離心壓縮機串并聯(lián)時的防喘振控制離心壓縮機串并聯(lián)時的防喘振控制2022-6-19442022-6-1944過程控制 青海大學(xué)4.3.34.3.3離心壓縮機串并聯(lián)時的防喘振控制離心壓縮機串并聯(lián)時的防喘振控制2022-6-19452022-6-1945過程控制 青海大學(xué)并聯(lián)運行時的防喘振控制并聯(lián)運行時的防喘振控制當(dāng)流量不夠時，采用兩臺或兩臺以上的壓縮機并聯(lián)當(dāng)流量不夠時，采用兩臺或兩臺以上的壓縮機并聯(lián)運行運行單獨設(shè)置各自的旁路閥單獨設(shè)置各自的旁路閥 選用低選器，共用一個選用低選器，共用一個旁路閥，可實現(xiàn)單臺壓縮旁路閥，可實現(xiàn)單臺壓縮機運行機運行4.3.34.3.3離心壓縮機串并聯(lián)時的防喘振控制離心壓縮機串并聯(lián)時的防喘振控制2022-6-19462022-6-1946過程控制 青海大學(xué)4.3.34.3.3離心壓縮機串并聯(lián)時的防喘振控制離心壓縮機串并聯(lián)時的防喘振控制