基于ITCC的压缩机防喘振控制系统探讨

杜俊鹏 孙文文 马跃华（鹤壁煤电股份有限公司化工分公司 仪表公司，河南 鹤壁 458000）

一套健全有效的保护与检测系统能够及时发现压缩机组中存在的问题，并进行有针对性的解决，必要的时候，还可以下达紧急停车命令，以保护设备，避免事故进一步恶化。大体上讲，压缩机组的控制系统需要对防喘振、透平调速、透平振动位移保护等进行控制。ITCC是一种综合性的控制系统，能够实现以上控制，而且相比于传统控制系统，该系统组态更灵活、功能更强大、操作更容易、可靠性也更高。

1 压缩机防喘振控制概述

在离心式压缩机运用过程中，喘振是其固有特性。在压缩机负荷下降到一定程度时，排送出气体的量会有很大程度上的震荡，无论是气体流量，还是排气压力，都会呈现出一种周期性变化，其特点为幅度大、频率低，随之而来的是压缩机机身的振动，这就是所谓的喘振。

想要防止压缩机发生喘振现象，就先要了解压缩机的特性曲线，任何一个转速下，压缩比值都会出现一个至高点，将所有转速下的至高点连成一线，便得到了喘振线[1]。喘振线左侧喘振不稳定，而右侧是安全运行区。

喘振线右侧存在一定的裕量，可以沿其再做条抛物线，这条抛物线便是是防喘振控制线，将压缩机的工作点控制在防喘振控制线以右，便可以防止喘振产生。

每台压缩机的特性曲线都不相同，除了压缩比值与转速两方面的影响，被压缩气体的吸入压力、温度、分子量等也会对其产生影响。另外，管网特性也与喘振呈正相关，所以，需要针对每一条压缩机的具体情况制定有针对性的防喘振方案，从而有效控制喘振现象的发生。

2 CO2压缩机中的ITCC防喘振控制

2.1 CO2压缩机防喘振设置

2.1.1 分布式控制系统的流量控制

在CO2压缩机一、二、三段与第四段出口设置防喘振控制流量测量系统，并将其分别送入分布式控制系统与ITCC系统中，在分布式流量控制系统内部，需要装置防喘振控制器，通过比例—积分—微分计算法进行运算以后，向该系统中输入MV值[2]。这样一来，在分布式控制系统中进行操作的人员便可以实现对防喘振控制阀的调节，但ITCC选择开关是最后决定在分布式控制系统还是ITCC控制系统进行控制的关键。

2.1.2 实现防喘振控制的方法

测量流量值的主要装置是流量变送器，温度补偿与压力补偿的装置是防喘振控制器，可以将运行过程中的流量值按照科学方法计算出来，之后比较防喘振控制线，从而判断防喘振控制阀是否应该打开。

2.2 防喘振控制线的确定

通过入口流量的平方比多变压头的方法，能够计算出压缩机的喘振点，有时候，由于流量在测量过程中的准确性存在误差，无法验证喘振线，这种情况下，对喘振点进行测量是比较好的测量方法。

将喘振发生时流量中的一部分设置成防喘振控制器的裕量，并将其设置成为系统控制器中的防喘振控制线，则防喘振控制点的计算方法可以用以下公式表示：

在不同的转速下，需要计算出不同的防喘振控制点的值，以门阀与控制系统为基础，设定防喘振控制阀的反应时间，一般为2秒—5秒之间[3]。

3 CO2压缩机中的ITCC防喘振操作

3.1 防喘振控制

在压缩机达到一定转速时，防喘振控制才能由相关的操作人员投用，主要有手动、自动以及手动后备三种操作方式。其中，手动操作方式囊括了防喘振控制中的全部功能，能够对防喘振阀进行直接控制；自动操作方式需要通过该系统进行控制，通过计算流量等相关的过程参数，完成对控制防喘振阀的输出，这种操作方式的控制相对严格，防喘振阀无法由相关操作人员自由开启或关闭；手动后备操作方式适用于喘振控制线与压缩机工作点较远时，这种操作方式的防喘振阀可以由操作人员手工完成，但如果两者距离较近，防喘振控制系统中的高选择线就会起作用，防喘振口也会被迫全部打开，与手动操作和自动操作相比，这种操作方式中去防喘振阀的输出值最高。

3.2 防喘振操作

在运行压缩机的过程中，可以以实际数据为基础，对多变压头进行计算，从而将工况点确定下来，进而判断其与喘振线和与防喘振控制线之间的距离。在喘振线与防喘振控制线之间，还存在一条中间控制线，当工况点到达中间控制线时，系统便自动认定出现危险工况，中间控制线也会发出打开防喘振阀的信号。在系统维持在一个稳定值以后，想要关小防喘振阀就必须在手动复位以后，这个过程需要注意扰动波动的影响。

4 结语

ITCC系统中的防喘振控制系统与模拟仪表系统相比，能够运用组态方法对参数进行设定，也能完成控制回路，更具有容易修改、组件灵活等优势。而模拟仪表控制想要修改，只能通过自动控制设备的增减、电机构的调整以及接线的变更等方式实现。

[1]郭阿静，胡茜，柏宁娟等.电磁阀在风机防喘振控制系统中的选择与应用[J].工业仪表与自动化装置，2013.09（05）：32-34.

[2]王银锁，于秀丽，董志富等.ITCC在大型压缩机组中的应用[J].甘肃联合大学学报（自然科学版），2012.02（11）：47-48.

[3]李英俊，袁利剑，袁大辉等.综合控制系统在压缩机防喘振控制中的应用[J].石油化工自动化，2014.11（16）：5-6.