裂解氣壓縮機防喘振控制中ITCC系統(tǒng)的應(yīng)用分析獲獎科研報告

裂解氣壓縮機防喘振控制中ITCC系統(tǒng)的應(yīng)用分析獲獎科研報告摘

要：ITCC系統(tǒng)指透平壓縮機綜合控制系統(tǒng)，其基本功能包括了汽輪機調(diào)速控制、汽輪機超速保護、壓縮機組防喘振控制以及順序控制等，從而保證壓縮機的穩(wěn)定安全運行。本文就ITCC系統(tǒng)在裂解氣壓縮機防喘振控制中的應(yīng)用進行了簡單分析，希望能夠為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：裂解氣壓縮機;防喘振控制;ITCC系統(tǒng);應(yīng)用

前言：

傳統(tǒng)裂解氣壓縮機在運行過程中，采用的防喘振控制系統(tǒng)主要是以PLC聯(lián)鎖保護為基礎(chǔ)，配合現(xiàn)場智能儀表與智能調(diào)節(jié)器、Woodward505機組調(diào)速控制等組成。而伴隨著自動化控制技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備控制變得更加復雜，對于控制的安全性也提出了更加嚴格的要求，在這種情況下，ITCC系統(tǒng)開始被廣泛的應(yīng)用在壓縮機防喘振控制中，其不僅能夠更好的滿足生產(chǎn)要求，減少工藝波動，還能夠減少能源消耗和設(shè)備維護成本，技術(shù)優(yōu)勢十分明顯。

1ITCC系統(tǒng)防喘振控制的相關(guān)理論

ITCC系統(tǒng)屬于一種三重化模件冗余容錯控制系統(tǒng)，在實現(xiàn)負荷調(diào)節(jié)、電子調(diào)速、防喘調(diào)節(jié)和超速保護等獨立控制單元集成的同時，也可以提供先進的控制方案。對于離心壓縮機，喘振是一種固有的特性，多數(shù)情況下是因為系統(tǒng)負荷減少引發(fā)，為了對喘振現(xiàn)象進行防范，要求控制系統(tǒng)必須能夠確保壓縮機在任何轉(zhuǎn)速下的實際流量Q不小于多變壓頭H喘振極限的最小流量，相應(yīng)的計算公式如下

上述公式中，h表示孔板壓縮比，K表示絕熱系數(shù)，Mw表示氣體分子量，單位kg/kmol，p1和p2分別表示進氣和出氣的絕對壓力，單位kPa，T1代表絕對溫度，單位℃，Z代表壓縮系數(shù)，η表示效率。

在ITCC系統(tǒng)中，運用可變極限流量法來完成對于壓縮機的防喘振控制，其要求對入口流量進行嚴格控制的同時，進行壓力排除，實際上只針對一條喘振線進行控制，確保在開始回流時，流量為對應(yīng)每一個工作轉(zhuǎn)速所規(guī)定的最小流量，使得壓縮機只有在流量低于該值的情況下，才會將防喘振閥打開，這樣不僅能夠減少壓縮機的運行能耗，也可以對負荷波動區(qū)域進行有效調(diào)控，確保壓縮機負荷能夠滿足相應(yīng)的工藝要求。在這個過程中應(yīng)該明確，轉(zhuǎn)速不同的情況下，壓縮機的喘振極限流量并不固定，而是會隨著轉(zhuǎn)速的下降而不斷縮小。ITCC系統(tǒng)防喘振控制的基本原理，就是在壓縮機負荷變化區(qū)間內(nèi)，確保工作點能夠沿著喘振安全操作線變化。

2ITCC系統(tǒng)在裂解氣壓縮機防喘振控制中的應(yīng)用

2.1喘振控制線生成

裂解氣壓縮機防喘控制中，ITCC系統(tǒng)可以依照相關(guān)數(shù)據(jù)信息，借助防喘振擴展函數(shù)模塊，將參數(shù)設(shè)置到SRG-LINE模塊對應(yīng)的參數(shù)點上，在模塊內(nèi)部對喘振線進行計算。在喘振線的基礎(chǔ)上，運用喘振裕度計算模塊，計算出相應(yīng)的喘振安全裕度，換言之就是得到喘振控制曲線與喘振曲線的間距。喘振控制生成模塊可以生成相應(yīng)的喘振控制曲線，其主要是由喘振曲線與喘振安全裕度相加后得到，將控制裕度向右移動10%，就能夠得到喘振控制線。

2.2工作狀態(tài)點測量

ITCC系統(tǒng)能夠?qū)⑷肟诹髁繉?yīng)的差壓和入口壓力比引入到工作點計算模塊中，就壓縮機運行中的工作點進行計算。在對壓縮機是否存在喘振問題進行判斷時，工作點與喘振控制曲線的距離是重要的參考依據(jù)。在ITCC系統(tǒng)顯示的上位畫面中，包含了喘振線、喘振控制線和工作狀態(tài)點，如果壓縮機的工作狀態(tài)點處于喘振線右側(cè)（喘振區(qū)域外），標志燈為綠色;如果工作狀態(tài)點位于喘振線左側(cè)，標志燈為紅色，表明壓縮機出現(xiàn)了喘振問題。此時需要與防喘振控制線高選表決，就輸出至設(shè)定值的參數(shù)進行明確，一般情況下，壓縮機不會在喘振線上長時間運行，因此當工作狀態(tài)點向喘振線波動時，系統(tǒng)會控制防喘振控制閥打開，推動控制線向右移動，壓縮機脫離喘振區(qū)域后，防喘振控制閥關(guān)系，可以按下復位按鈕，對原本的防喘振控制線進行恢復。

2.3喘振控制

ITCC系統(tǒng)可以借助啟動模塊，在裂解氣壓縮機啟動環(huán)節(jié)提供邏輯控制，實現(xiàn)安全啟動。在正常運行狀態(tài)下，借助PID控制模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)喘振PID控制，系統(tǒng)會根據(jù)入口流量以及喘振控制器的設(shè)定值，對喘振器輸出結(jié)果進行計算。ITCC系統(tǒng)本身具備純比例調(diào)節(jié)模式，獨立于PID控制之外，相應(yīng)的控制模塊在如果判斷壓縮機工作狀態(tài)點移動到了喘振控制線左側(cè)，PID控制模式無法發(fā)揮作用，系統(tǒng)純比例調(diào)節(jié)模塊會自動接入控制，于控制線左側(cè)，生成特定裕度范圍，當工作狀態(tài)點與喘振線重合時，系統(tǒng)會將防喘振控制閥完全打開，即便喘振控制失效，比例控制的存在依然能夠保證壓縮機運行的穩(wěn)定和安全。

ITCC系統(tǒng)也可以實現(xiàn)相應(yīng)的速度與喘振耦合控制，借助速度偏差計算模塊，計算出速度和喘振耦合控制器輸出值的偏差，如果壓縮機出現(xiàn)喘振問題，控制邏輯會自動增加速度控制器的設(shè)定值，提升機組轉(zhuǎn)速，增加入口流量，從而預防喘振的發(fā)生。如果機組轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，壓縮機出口壓力增大，可能繼續(xù)引發(fā)喘振，需要借助解耦控制來進行防范。

3結(jié)語

總而