透平压缩机控制系统的设计与实现

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要透平压缩机是冶金、石油化工、天然气输送、制冷以及动力等工业部门广泛使用的大型关键设备。透平压缩机虽有很多优点，但也有其本身难以消除的缺点，如不适用于气量小的场合、稳定工况区较窄、易喘振等等。因此，透平压缩机组的自动控制是一个非常重要而且复杂的研究领域。为了保证压缩机能够在工艺所要求的工况下安全运行，必须配备一系列自控系统。例如出口压力控制系统、防喘振控制系统、油路控制系统、轴向推力、轴向位移及振动的指示还有联锁保护系统等等。喘振是使透平压缩机性能反常的一种不稳定的运行

2、状态。喘振时压力和流量周期性大幅度变化，进一步可能会产生流量的反向，由此引起过大的轴振动、轴位移和发热，造成轴承、密封、叶轮和转子的损坏。即使没有明显的危险发生，机组工作寿命和效率也已降低。因此防喘振控制是一个重要的安全控制，目的是使压缩机工作点始终处在限定的范围内，而不进入喘振区。以确保机组的安全运行。本文在分析了透平压缩机盼工作原理、性能曲线和管网特性的基础之上，对其自动控制系统的组成原理和功能设计，特别是防喘振控制问题进行了比较系统地阐述，并以某炼油厂加氢糖制循环氢离心压缩机组控制系统升级

3、改造为背景实例，完成了以上位工控机、可编程控制器PLc和以太网为架构的分散控制系统的设计，采用iFIX组态软件完成了上位机监控系统的设计开发，提出并实现了PI算法结合阶跃输出、设定值偏置和浮动比例控制逻辑的防喘振控制器设计方案。整个控制系统体系结构简洁、易于维护和扩展、响应速度快、控制精确、人机界面友好，机组防喘振控制合理，可以有效改善传统防喘振控制策略造成的能源浪费现象，具备良好的应用前景。关键词：控制系统；可编程控制器；防喘振；离心式压缩机透平压缩机控制系统的设计与实现DesignandIm

4、plementationoftheTurbocompressorControlSystemTurbocompressoristheimportantdeviceintheindustrydepartmentsuchasmetallurgy．petrochemicals，naturalgastransportation，refrigerationetc．Ithaslotsofstrongpoints，butitalsohassomeinsurmountableshortcomingssuchasu

5、nsuitableinlowflowfield,II￡LrTOWsteadyoperatingarea,easysurgeetc．Soitmustbeextuippedwithaseriesofcontrolsystemsuchasoutletpressurecontrol，anfisurgecontrol，oilcontrol，vllgafioncontrolcto。Surgeisanunstablestatusoftheturbocompressor．Pressureandflowfluct

6、uatedeeplyandperiodicallywhenturbocompressorisinsurgecondition．Thatwilllowerthelifetimeandefficiencyofthetrain．Antisurgecon订olisallimportantcon订olforsafetyanditcanke印theturbocompressoralwaysrunninginthesafeareaandnottosurge．Thepaperanalyzestheworkthe

7、ory,performancecurveandprocesscharacteristicsoftheturbocompressor．Afterthatittalksaboutthecomposingtheoryandfunctiondesignofthecompressorcontrolsystem,especiallydiscussesthephenomena,theoryandprotectionmethodofthesurge．Atlast,itgivesanio．stancetoshow

8、howtodesignarealturbocompressorcontrol,systembothinhardwareandinsoftware．ThearchitectureofthedistributedcontrolsysteminstanceisbasedonthehotstandbyredundantPLCs．OperatorinterfaceisdesignedbytheiFIXconfigurationsoftware．Communicationsystemisbasedonthe