浅谈压缩机防喘振控制中三冗余PLC应用.pdf

32 工业技术 当今中国的发展势头越来越快，机械化设备的应用程度也越来越 高，而压缩机是机械设备应用过程当中重要的组成部件之一，为了保 证压缩机的可靠稳定运行，当前，采用三冗余可编程控制系统，对于 压缩机进行防喘振控制，能够提高压缩机的稳定运行程度。本文以富 气压缩机组为例，探讨如何采用三冗余技术，提高压缩机的稳定性能。 1 防喘振系统的控制配置及原理 目前，市面上所见到的最好的防喘振控制系统是 TS3000，其内部 包含有 Trident 系统的 TMR 结构，输入信号进入端子后分为 3 个独立 的电路，输入卡件的每一个分电路都会读取相应的数据并且快速的传 递给主控制器。3 个主处理器利用专有的三重化总线（TRIBUS）进行 相互通讯。通过这种 3 重容错能力，来保证整个机组的顺利平稳运行。 一旦电路出现故障，就能做最快速的预测，实施间断控制，提高设备 的运行能力。 1.1 Trident 系统 这一系统是三重化冗余模件，也是一种具有高容错能力的可编程 控制系统。因为容错是其非常重要的特性，可以识别和补偿控制系统 元件的故障，并对其进行修正。因此容错技术有效的提高了控制器的 安全性能和可用性能，在其工作过程当中使其得到良好的控制。这一 系统主要是由三个安全相同的系统通道所组成，每一个系统通道都是 独立的程序，与其他两个通道作并列工作。当数据通过每一个通道输 入和输出时，独立通道都会对其数据进行处理。因为这三个通道是相 互独立的，所以，任何一个电路内出现故障，都不会给其他两路电路 产生影响。 1.2 系统软件的组成 这一系统专有 Tristation 1131 编程软件包，用 FBD、Ladder Logic 及 Structured Text 标准语言编写程序，这一编写程序能够实现模拟量 处理运算，顺序控制逻辑和控制算法等一系列任务。其中上位监控软 件有 INTOUCH，这一软件能够实现将现场数据完整的显示和监控功 能，对现场机构的执行，起到一定的监督作用，其后，通过 DDE 组 态将上位机监控软件的数据相连接。 2 压缩机防喘振控制方案 因为离心压缩机本身具有一定的特性，这一特性就是当压缩机入 口流量小于某一流量时，由于气流压力，会使得机器引起强烈的振动 现象，这一现象就被称作为压缩机的喘振。一般来说，在压缩机发生 喘振过程中，排气压力会大幅度增加，这时气体呼进呼出，出现周期 性的振动，如果在这个时候不采取措施，很容易导致压缩机的轴承及 密封件受到损坏，更为严重的是，这一现象可以引起转子与固定元件 相互碰擦，进而导致恶性事故的发生。 2.1 防喘振控制的常用方法 为了有效预防喘振现象的出现，维修者常常通过各种各样的方式 进行防喘振控制，通过不同压缩机的型号，绘制相关的性能曲线，将 喘振上压力及流量的各点，连成一条曲线，这条曲线通常被称作为喘 振线。一般来说，在工程中，如果能够确定喘振线，在此基础之上， 向右平移8到10， 就可以在压缩机工作状态之下， 防止喘振的发生。 传统的压缩机防喘振控制，一般是通过出口回流入口，或者是出口放 空等方式来实现的。而如果从能源利用的角度出发考虑，采用将压缩 机的出口流量，通过防喘振阀打回流到压缩机的入口，能够保证压缩 机的入口流量增大。通过这样的原理，目前采用两种方式控制喘振， 一种是固定极限流量法，另外一种则是可变极限流量法。 2.1.1 固定极限流量法 就固定极限流量法而言，能够保证压缩机的流量始终大于压缩机 工作状态下喘振点的流量，一旦出现压缩机流量小于喘振点流量，防 喘振阀门会自动打开，这时气流从压缩机的出口回流到入口，能够有 效的增加入口的流量。但采取这种方式往往会出现非常多的问题，比 如说使压缩机的转速降低，这时压缩机在低负荷运转过程当中，机械 流量的就会增大，造成能量的巨大浪费，但这种控制方法非常简单， 在目前能源节约的发展态势之下，这种方法已经不被人们所使用。 2.1.2 可变极限流量法 而可变极限流量法是指，压缩机的负荷随着转速的变化而发生变 化，在不同转速情况之下，喘振极限流量也会出现不同的变化，这样 能够有效的防止喘振的发生，但是在极限流量控制过程当中，必须要 满足相关的条件，这样才能够使其流量值和转数值达到均衡，保证机 器的正常运转。 2.2 通用性能曲线控制法 根据相似原理，如果离心式压缩机在不同转速情况之下，能够在 周围介质的温度和压力变化的条件下，保持工况相似。用专业的术语 表示，要保持马赫数，流量系数，绝热指数的值不变。这样才能够控 制压缩机的压力比，使其效率不发生变化。在工作过程当中的控制方 式，只要采集三个数据，就可能完成喘振线的绘制，这三个数据分别 是压缩机入口压力，压缩机出口压力，以及压缩机入口流量测试。通 过对不同工况的影响值测试， 绘制通用性能曲线和压缩机防喘振曲线。 但是必须要保证压缩机在运行过程当中，喘振曲线要在右侧，这样也 能够有效的避免喘振的发生。与此同时，还要通过三冗余编程程序， 通过数据运算对压缩机的控制点做适时的调整， 在这种三重操作之下， 就能够完成压缩机防喘振的任务。 3 结束语 本文主要采取的是 TS3000 这一基本控制单元，来实现压缩机的 防喘振控制，通过实践证明，这一方法具有良好的可靠性，能够避免 系统单点故障而引起停机，对整个压缩机的运行，起到极大的优化作 用。 参考文献 [1] 武兴广 . 压缩机防喘振阀门的噪音和选型浅谈 [J]. 中小企业管理 与科技 上旬刊 ,201501202-203. [2] 韩振生 . 浅谈离心式联合压缩机喘振及相关防范措施 [J]. 化工管 理 ,20162176. 浅谈压缩机防喘振控制中三冗余 PLC 应用 朱 岩 （沈阳鼓风机集团股份有限公司 , 沈阳 110869 摘 要在经济飞速发展的今天，机械化设备更多的应用于经济建设中，而在机械化设备的应用中，压缩机的使用频率也在逐年升高。鉴于此， 很多人比较关注压缩机的可靠性和安全性。在近几年中，在压缩机防喘振控制中，应用最多的则是三冗余 PLC，将三冗余控制系统作为基本控 制单元，实现压缩机防喘振控制。本文以富气压缩机控制系统为例，通过对各系统的介绍，论述防喘振控制的原理和控制方法，通过应用这种 方法，系统有了明显的改进，在实际的生产应用中作用巨大。 关键词压缩机；可编程控制器；三冗余；防喘振控制 DOI10.16640/ki.37-1222/t.2018.01.025