离心式压缩机防喘振模糊控制系统研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com控制理论与应用《自动化技术与应用》2006年第25卷第8期ControlTheoryandApplications离心式压缩机防喘振模糊控制系统研究关学忠，张荣江，黄真(大庆石油学院，黑龙江大庆163318)摘要：本文介绍了离心式压缩机的喘振理论，分忻了天然气压缩机的实际喘振问题，应用模糊控制理论设计了防喘振控制系统，完成r对回流阀的阀他控带IJ。最后，基于Simulink和FuzzyController仿真环境，对设计的模糊控制器进行仿真分析。关键词：缩机；防喘

2、振；模糊控制系统中分类号：TH452文献标识码：B文章编号：10037241(2006)08000103Anti·。surgeFuzzyControlofTheCentrifugal·-FlowCompressorGUANXue-zhong，ZHANGRong-jiang，HUANGZhen(ElectricityandInformationEngineeringCollege，DaqingPetroleumInstitute，Daqing163318，China)Abstract：Thepaperintrod

3、ucesthesurgephenomenonofthecentrifugal—flowcompressorandanalyzesthesurgeproblemsofthenaturalgascompressor．Theanti—surgecontrolsystemisdesignedbyusingthefuzzycontroltheory．Thesimulationanalysisisalsogiven．Keywords：compressor；anti—surge；fuzzycontrolsystem1引言一些

4、余地。一般在喘振极限曲线右面1再作1条抛物线，这条离式压缩机的特性曲线——压缩比与进口体积流量p之抛物线叫做压缩机的防范安全线，如图1曲线2所示。间的关系曲线，如图1所示，其中~／=-l，2，L)是离心式压缩机的转速，是临界流量。可知，每条曲线在每种转速下都有一个2防喘振控制原理值最高点。连接最高点的虚线(曲线1)是1条表征产生喘由喘振现象的分析可知，只要保证压缩机吸入流量大于临振的极限曲线。虚线左侧的阴影部分是喘振区，若压缩机的工作界吸入量，系统就会工作在稳定区，不会发生喘振；为了使进点在喘振区，会出现喘振现

5、象。喘振会使压缩机及所连接的管网入压缩机的气体流量保持大于，在生产负荷下降时，须将部分系统和设备发生强烈的振动，甚至使压缩机遭到破坏【lJ0出口气体经旁路返回到入口或将部分出口气体放空，保证系统工在不同的转速下，离心式压缩机特性曲线的最高的轨迹近作在稳定区。似1条抛物线(图1中曲线1)。这条抛物线叫做喘振极限曲线。目前工业生产上主要采用固定极限流量控制方案和可变极限流量控制方梨卜。固定极限流量控制方案是使压缩机的入口流量始终保持大于最高转速下的，从而避免进入喘振区运行，见图2。图1离心式压缩机特性为了安全起见，

6、压缩机的实际工作点，距离喘振极限曲线应留有收稿日期：2005—12—19图2固定极限流量防喘振控制特性曲线图维普资讯http://www.cqvip.com“自动化技术与应用2006年第25卷第8期控制理论与应用ControlTheoryandApplications固定极限流量控制方案简单，系统可靠I生高，投资少，适用泛应用于工业过程控制中。PID控制适合于可建立精确数学模型于固定转速场合。当转速较低时，流量的裕量大，能量浪费很大。的确定性控制系统，但实际的工业过程控制系统中存在很多非线可变极限流量防喘振控制

7、适用于工作转速经常变化的压缩机，使性或时变不确定因素，使得PID控制器的参数整定过程十分繁控制器的设定值随转速的变化而作相应的变化。琐，控制效果也往往因此受影响。并且PID控制算法适用于固定如图1所示，压缩机防喘振安全工作线—般采用抛物线型。参考点的双向调节，而实际压缩机防喘振控制为单向调节，用安全工作线的方程式为PID不能满足控制要求，所以选取模糊控制算法来完成防喘振控]L(1)制器的设计[61。模糊控制不需要掌握控制对象的精确数学模型，设压缩机入1：3气体温度p。较稳定，若将横坐标取为p，0。，而是根据人工

8、控制规则组织控制决策表，再由控制规则表决定控则抛物线型安全工作线变为直线。由式(1)得制量的大小。这种控制方法对于存在滞后或随机干扰、参数未知／卅∞。(2)等系统具有良好的控制效果。式中：K=b8．。实际设计的模糊控制系统如图4所示。其中的模糊控制器采若用节流装置测量流量，则有标准节流装置流量测量经验公式用二维模糊控制算法，如图5所示，它的输入变量是系统的偏差=卢／P,，式中：为压缩机