《CCC防喘振控制介绍资料【全】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CCC防喘振控制介绍资料【全】（139页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,CCC公司技术特点 及其在炼油装置的应用Compressor Controls Corporation (CCC) 美国压缩机控制公司,1,2012 Compressor Controls Corporation,2,交流内容,1. CCC公司控制技术特点,2.可用性与可靠性,4.CCC的工程实践,3.并联负荷分配优化控制,5.压缩机性能咨询 (CPA),6.CCC公司5系列控制系统,FCC机组优化节能系统,2012 Compressor Controls Corporation,1. CCC公司控制技术特点,3,2012 Compressor Controls Corporation,4,
2、Machinery 机组,Process 工艺,Controls 控制系统,CCCTurbomachinery Controls CCC机组控制技术,2012 Compressor Controls Corporation,5,流量,压力,增加控制裕度,CCC控制技术-限制控制,2012 Compressor Controls Corporation,扩大了操作范围,一般的控制,CCC的控制,6,运行点,极限,运行点,设定点,基本因素 - 先进的算法 - 解耦控制 - 高速的硬件,极限,设定点,2012 Compressor Controls Corporation,喘振现象,7,Qs, vo
3、l,Pd,让我们用一个离心式空气压缩机 向一密闭容器内供气的模型来解释 喘振是如何形成的,2012 Compressor Controls Corporation,导致出现喘振的因素,开车 停车 在低负荷下操作 在高负荷下运行出现下述工况: 紧急停车 动力降低 操作人员失误 工艺扰动 负荷变化 气体成份变化 冷却器故障 过滤器故障 驱动故障喘振不仅仅出现在低负荷操作工况下，而是在各种工况下都可能出现。,2012 Compressor Controls Corporation,如何避免喘振,增快反应速度 变送器 阀 控制器 系统体积用专门设计的控制技术 自动开环 解耦控制 可调喘振控制线 自调整
4、增益控制参数 喘振线确定及喘振试验,9,2012 Compressor Controls Corporation,压缩机控制所面临的挑战,一个成功的压缩机控制系统应由下列部分组成：一个能够准确定义操作点及其相应的喘振极限的算法能够允许数字控制器进行快速及时的模拟控制的控制器执行速率控制响应能够针对不同的操作工况使用不同的安全裕度先进的控制方案能够防止回路间相互作用所产生的负面影响动作迅速，流通能力适宜的防喘振控制阀去除整个系统内不必要的死区时间和滞后时间,10,2012 Compressor Controls Corporation,控制算法,典型的压缩机性能曲线图包括： (Qs, Hp),
5、(Qs, Rc), 或 (Qs, pd) 坐标系统,这里:,11,Qs = 能够表示为实际或标准体积流率的入口流量 Hp = 多变压头 Rc = 压缩比 (pd / ps) pd = 压缩机出口压头 ps = 压缩机入口压头 ks = 等熵压缩指数,这些定义的性能曲线图用于一组特定的入口条件: ps, Ts, MW 及 ks,2012 Compressor Controls Corporation,控制算法,通常情况下，使用由OEM 厂家所提供压缩机性能曲线图的坐标系统所存在的问题是这些坐标系统与入口条件有关，如下所示：,12,2012 Compressor Controls Corporat
6、ion,控制算法,那么，喘振极限就会变成一个曲面，而不是一条曲线,13,为了实现控制目标，对于几何结构不变的压缩机，我们希望喘振线（SLL）由单一的曲线来表示,2012 Compressor Controls Corporation,控制算法,产生全新的控制算法的过程:审查实际需要 开发一个数学模型 通过计算机建模对控制算法进行模拟仿真 将此控制算法应用到现场,14,2012 Compressor Controls Corporation,控制算法,15,表述压缩机操作特征的基本变量,Hp = f0(Q, w, m, r, a, d, a),J = f1(Q, w, m, r, a, d, a
7、),这里: Hp = 多变压头 J = 功率 Q = 体积流率 w = 转速 m = 粘度 r = 密度 a = 本地音速 d = 特征长度变量 a =入口导叶角度,下述变量用于设计及对压缩机的特征进行表述 通过参数分析（或归纳），我们分离出两组无关的坐标系,这里: hr = 简化的压头 qr = 简化的流量 Ne = 线性化的转速 a = 导叶角度 jr = 简化的功率 Re = 雷诺数 Rc = 压比,2012 Compressor Controls Corporation,控制算法,无关坐标系(hr, qr2),16,相关联的坐标系 (Hp, Qs),这里: Hp = 多变压头 Qs =
8、 入口体积流量 hr =简化的压头 qr2 = 简化的流量的平方,2012 Compressor Controls Corporation,控制算法,17,相关坐标系 (Rc, Qs),这里: Rc = 压头 Qs = 入口体积流量 qr2 = 简化的流量的平方,无关坐标系 (Rc, qr2),2012 Compressor Controls Corporation,控制算法,无关坐标系,Curve 1: MW = 4.62; Ps = 6.033 kg/cm2 a Curve 2: MW = 5.90; Ps = 6.800 kg/cm2 a Curve 3: MW = 7.90; Ps =
9、 14.900 kg/cm2 a Curve 4: MW = 8.20; Ps = 6.800 kg/cm2 a Curve 5: MW = 9.70; Ps = 14.900 kg/cm2 a Curve 6: MW = 10.8; Ps = 14.900 kg/cm2 a,循环氢压缩机,相关坐标系,2012 Compressor Controls Corporation,这里: Zs,d = 压缩机入口，出口压缩因子Zavg = 平均压缩因子= Ts = 入口温度 Rc = 压缩比= Pd = 出口压力 Ps = 入口压力 R = - 气体常数 MW = 分子量 Ru 通用气体常数,无关坐
10、标系,Cp = 等压指数 Cv = 等容指数 hp = 多变效率,Zs,Zd,+,2,P,d,P,s,多变压头和质量流量的平方公式如下：,s,s,1,-,=,c,R,s,avg,R T,Z,Hp,P,P,os,s,=,D,s,s,R T,Z,R,u,MW,s,h,=,-,k,k,p,1,C,p,C,v,k = 等熵指数 =,2012 Compressor Controls Corporation,无关坐标系,每个公式内去掉因子A:,根据经验, 我们知道 Zavg/Zs 比率变化可以忽略不计。假设此比率在压缩机操作范围内为恒定常数：,建立喘振线,21,喘振参数可以被定义位如下:,喘振线各点即可用
11、涵数f1(hr)对应的值 qr2 计算,hr,喘振线上的各点(如右图)可用至原点的斜率来表示.采用实测方式得到.,Major Challenges,2012 Compressor Controls Corporation,喘振参数 Ss,22,hr,Major Challenges,2012 Compressor Controls Corporation,引入操作点至喘振控制线之间的距离,23,第一步: 引入参数 d: d = 1 - Ss,d 0,d 0,DEV 0 好 DEV = 0 在控制线上 DEV 0 不好,Major Challenges,2012 Compressor Contr
12、ols Corporation,简化喘振参数采用Rc替代hr,2012 Compressor Controls Corporation,24,用压缩比Rc 代替简化多变压头同样可以获得与入口条件无关的坐标系,喘振接近变量 Ss 变成,这种算法避免了使用Td 和 Ts 变送器重要提示: CCC 仍然强烈建议安装Td 和 Ts 变送器 以及转速N 用于监视目的。,Major Challenges,2012 Compressor Controls Corporation,控制器执行速率,25,模拟式控制器,SLL,SCL,100%,0%,控制器输出,100%,0%,优秀的工程承包商，会对控制器执行速
13、率对压缩机的防喘振能力的影响进行评估 建立压缩机的动态仿真 在动态仿真层面上对数字式控制器与模拟式控制器进行对比 模拟式控制器无执行周期，响应迅速 精确整定的模拟式控制器，使超调量达到最小 使数字式控制器获得同样的整定参数 使数字式控制器获得同样的扰动,操作点,时间,时间,2012 Compressor Controls Corporation,控制器执行速率,26,模拟式控制器,SLL,SCL,100%,0%,控制器输出,100%,0%,操作点,SLL,SCL,100%,0%,控制器输出,100%,0%,操作点,数字式控制器 (每秒两个执行周期),时间,时间,时间,时间,与模拟式控制器的整定
14、相同,模拟式控制器 vs 每秒两个执行周期的数字式控制器,2012 Compressor Controls Corporation,执行周期,27,模拟式控制器,SLL,SCL,100%,0%,控制器输出,100%,0%,操作点,SLL,SCL,100%,0%,控制器输出,100%,0%,操作点,CCC 防喘振控制器 (每秒25个执行周期),时间,时间,时间,时间,与模拟式控制器的整定相同,模拟式控制器 vs 每秒25个执行周期的数字式控制器,2012 Compressor Controls Corporation,当操作点越过喘振控制线SCL时, PI 控制将打开回流阀 对于较小的扰动，PI 控制将能够提供足够的保护 PI 控制在稳态回流操作工况下，将能够提供稳定的控制 缓慢的扰动实例,28,A,Rc,
