离心压缩机防喘振控制系统研究

论文摘要

离心压缩机是工业生产中的关键设备，它具有排气压力高、输送流量小的优点。但是，离心压缩机也存在一些缺陷，例如稳定工作区域窄，容易发生喘振等。喘振对压缩机的危害极大，为了保证压缩机的正常运行，必须配备控制系统来防止喘振的发生。随着计算机控制技术的发展，防喘振的控制手段和控制品质都得到了提高，但是始终存在两方面的问题需要解决：其一是经济性问题：防喘振控制导致大量气体回流，造成能量浪费。其二，防喘振控制品质问题：有些控制系统控制回路单一，没有考虑可能发生的其他因素，导致控制质量不好，不能最有效、及时地防喘振。 针对以上问题，本文以某厂离心压缩机控制系统改造为研究对象，完成了控制系统的架构设计，提出了一套离心压缩机综合控制策略，较全面地考虑了压缩机运行中可能发生的因素，能源有效利用，改善了防喘振品质。主要内容如下。 首先，改进了常规的基于PI控制的防喘振算法，附加了“阀跳变”和非线性两种控制，其中“阀跳变”能够使控制器在原来输出的基础上阶跃某一开度，非线性控制在防喘振过程中能动态的改变PI控制器的比例增益和积分时间常数，与以往的控制算法相比，控制器反应更加迅速，能够更快和更有效的防止喘振的发生。 其次，附加了入口压力控制和出口压力限制的辅助控制策略，通过调节汽轮机转速来牢牢的控制住入口压力，进而对出口压力起到了控制作用，同时出口压力限制又进一步的起到了保护作用。一般喘振发生前会引起压力的变化，通过调节转速来维持压力恒定，从而抑制了喘振的发生，与传统的阀放空调节相比，节能效果明显。另外，运用通用性能曲线解决了入口条件对喘振的影响。 另外，本文还开发了基于RSView32的压缩机运行监控软件，该监控系统功能齐全，操作简单，人机界面友好，对压缩机系统的稳定运行起到了积极的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 离心压缩机介绍
• 1.1.1 离心压缩机的工作原理
• 1.1.2 离心压缩机的性能曲线
• 1.1.3 离心压缩机的管网特性
• 1.1.4 离心压缩机的故障诊断
• 1.2 本文的研究意义
• 1.3 离心压缩机控制系统的现状
• 1.4 本文的选题背景和实际意义
• 1.5 本文完成的主要工作
• 2 离心压缩机防喘振控制原理及要点
• 2.1 喘振现象
• 2.2 影响喘振的因素
• 2.3 喘振机理的研究
• 2.4 喘振预测
• 2.5 喘振控制技术
• 2.5.1 喘振被动控制技术
• 2.5.2 喘振主动控制技术
• 2.6 防喘振控制要点
• 3 透平-压缩机控制系统介绍及AB-PLC控制系统硬件设计
• 3.1 透平-压缩机控制系统组成简介
• 3.2 控制系统通讯网络
• 3.3 Woodward 505E透平控制
• 3.4 AB-PLC控制系统硬件架构设计
• 3.4.1 AB-PLC简介
• 3.4.2 AB-PLC双机热备系统
• 3.4.3 主从PLC通讯
• 4 AB-PLC控制系统软件设计
• 4.1 RSLogix5介绍
• 4.2 程序模块功能介绍
• 4.3 防喘振及速度控制的实现
• 4.3.1 PID公式
• 4.3.2 最小流量点设定
• 4.3.3 最小流量防喘振控制
• 4.3.4 速度控制
• 4.4 离心压缩机综合控制
• 4.4.1 排气压力限制
• 4.4.2 入口压力控制
• 4.4.3 容量控制
• 4.4.4 控制系统框图
• 4.4.5 控制性能曲线
• 4.4.6 喘振控制模式
• 4.4.7 防喘振控制思想
• 4.4.8 小结
• 5 上位机监控软件设计
• 5.1 开发平台的选择
• 5.2 上位机监控软件功能
• 5.3 监控画面介绍
• 5.3.1 启动条件画面
• 5.3.2 透平、润滑油、密封油和轴振动画面
• 5.3.3 防喘振和速度控制画面
• 5.3.4 报警一览画面
• 5.3.5 实时和历史趋势画面
• 5.3.6 历史报表
• 5.4 运行效果
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书