【摘要】： 離心式壓縮機(jī)是生產(chǎn)過程中十分重要的氣體輸送設(shè)備,解決離心式壓縮機(jī)的喘振問題,對(duì)提高壓縮機(jī)運(yùn)行的質(zhì)量和效率具有重要意義。本文涉及的離心式壓縮機(jī)防喘振模糊控制系統(tǒng)來源于大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司科技攻關(guān)項(xiàng)目,具有廣闊的應(yīng)用前景。 論文首先介紹了壓縮機(jī)防喘振控制的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況,在綜合各種現(xiàn)有的壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)解決方案的情況下,基于對(duì)離心式壓縮機(jī)防喘振控制方案研究的目的,本文介紹了離心式壓縮機(jī)工作的基本原理,并對(duì)其喘振特性和防喘振控制系統(tǒng)進(jìn)行了具體分析。講述了壓縮機(jī)防喘振的四個(gè)基本方法:固定極限法、可變極限流量法、通用性能曲線控制法和變頻調(diào)速控制法,并對(duì)固定極限法舉例說明,采用模糊控制器來實(shí)現(xiàn)喘振控制。在舉例中,通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到防喘振的兩條基本曲線:喘振極限線和防喘振安全工作線,并設(shè)計(jì)一個(gè)模糊控制器來控制防喘振閥的開度,以達(dá)到防止喘振發(fā)生的目的。最后,基于Matlab中的Simulink和Fuzzy Controller仿真環(huán)境,對(duì)設(shè)計(jì)的模糊控制器進(jìn)行仿真。 本方案的最終目的是使壓縮機(jī)脫離喘振的危險(xiǎn),通過對(duì)仿真結(jié)果中入口流量和回流閥開度的比照,所設(shè)計(jì)模糊控制器基本符合控制要求,達(dá)到了防止喘振發(fā)生的目的。
【學(xué)位授予單位】：大慶石油學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH452
【圖文】：

系統(tǒng)是否產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象標(biāo)志的觀點(diǎn)[5]。Moore 采用小擾動(dòng)理論,有限擾動(dòng)理論和極限環(huán)理論分別對(duì)不同邊界條件下的旋轉(zhuǎn)失速特性進(jìn)行了細(xì)致的理論研究,并與 Greitzer 合作,提出了分析壓縮機(jī)失穩(wěn)現(xiàn)象的統(tǒng)一模型,簡(jiǎn)稱 M-G 模型,這一模型在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、失速與喘振的數(shù)值模擬和壓縮機(jī)動(dòng)態(tài)特性模型構(gòu)造等方面已得到較好應(yīng)用。Mccaughan 依據(jù)M-G模型,運(yùn)用分叉理論分析了壓縮系統(tǒng)非穩(wěn)定性的特性,定性地提出了經(jīng)典喘振與深度喘振的區(qū)別。并提出了壓縮機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律與旋轉(zhuǎn)失速的特性有關(guān)。與以上研究者不同,Elder 和 Gill 把離心壓縮機(jī)喘振的特征與具體壓縮機(jī)部件對(duì)非穩(wěn)定產(chǎn)生的效應(yīng)聯(lián)系起來,大致把影響喘振特性的因素歸納為:特性線的壓力梯度、進(jìn)口導(dǎo)葉的沖角、擴(kuò)壓器通道形式和集流器類型等[6]。喘振控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀1）喘振被動(dòng)控制在正常運(yùn)行情況下,壓縮機(jī)運(yùn)行在運(yùn)行點(diǎn)(OP)處,壓力和流量在運(yùn)行點(diǎn)與過程所需運(yùn)行條件相適應(yīng)。圖 1 所示為壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的典型特性曲線, OP 的位置決定于流量和壓頭,當(dāng)入口流量減少出口壓力增加時(shí)將使壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)(OP)更靠近喘振線,壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況隨時(shí)發(fā)生變化如停機(jī),入口或出口流量閥可能關(guān)小或關(guān)閉,即通過改變流量影

系統(tǒng)是否產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象標(biāo)志的觀點(diǎn)[5]。Moore 采用小擾動(dòng)理論,有限擾動(dòng)理論和極限環(huán)理論分別對(duì)不同邊界條件下的旋轉(zhuǎn)失速特性進(jìn)行了細(xì)致的理論研究,并與 Greitzer 合作,提出了分析壓縮機(jī)失穩(wěn)現(xiàn)象的統(tǒng)一模型,簡(jiǎn)稱 M-G 模型,這一模型在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、失速與喘振的數(shù)值模擬和壓縮機(jī)動(dòng)態(tài)特性模型構(gòu)造等方面已得到較好應(yīng)用。Mccaughan 依據(jù)M-G模型,運(yùn)用分叉理論分析了壓縮系統(tǒng)非穩(wěn)定性的特性,定性地提出了經(jīng)典喘振與深度喘振的區(qū)別。并提出了壓縮機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律與旋轉(zhuǎn)失速的特性有關(guān)。與以上研究者不同,Elder 和 Gill 把離心壓縮機(jī)喘振的特征與具體壓縮機(jī)部件對(duì)非穩(wěn)定產(chǎn)生的效應(yīng)聯(lián)系起來,大致把影響喘振特性的因素歸納為:特性線的壓力梯度、進(jìn)口導(dǎo)葉的沖角、擴(kuò)壓器通道形式和集流器類型等[6]。喘振控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀1）喘振被動(dòng)控制在正常運(yùn)行情況下,壓縮機(jī)運(yùn)行在運(yùn)行點(diǎn)(OP)處,壓力和流量在運(yùn)行點(diǎn)與過程所需運(yùn)行條件相適應(yīng)。圖 1 所示為壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的典型特性曲線, OP 的位置決定于流量和壓頭,當(dāng)入口流量減少出口壓力增加時(shí)將使壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)(OP)更靠近喘振線,壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況隨時(shí)發(fā)生變化如停機(jī),入口或出口流量閥可能關(guān)小或關(guān)閉,即通過改變流量影

器則打開回流閥。當(dāng) OP 緩慢移動(dòng)時(shí),防喘振控制將以控制的 PID 回路開回流閥,使 OP 保持在喘振控制點(diǎn)處。②快速RAMP開路(圖1和圖3),由于防喘振控制并不能控制運(yùn)行點(diǎn)移動(dòng)速率,只能對(duì)引起運(yùn)行點(diǎn)加快移動(dòng)的因素進(jìn)行預(yù)測(cè)補(bǔ)償,壓縮機(jī)控制軟件在喘振線與喘振控制線之間建立第二條線(快速 RAMP 線)。如果防喘振控制無法將運(yùn)行點(diǎn)保持在喘振控制線,當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)快到 RAMP 線時(shí),防喘振控制將向回流閥發(fā)出信號(hào),開啟至預(yù)定開度。來自控制器的信號(hào)為階躍信號(hào),閥響應(yīng)為快速開啟動(dòng)作,即為開環(huán)控制動(dòng)作。之后,開環(huán)控制回路要求防喘振控制等待一小段時(shí)間,如果OP停止移動(dòng)將開始關(guān)閥直至命令信號(hào)達(dá)到PID回路設(shè)定值,如果第一次開環(huán)控制后,OP 仍向喘振點(diǎn)移動(dòng),防喘控制將再次利用開環(huán)控制開閥。③微分控制,如果運(yùn)行點(diǎn)快速移動(dòng),而回流閥及管路回路延時(shí)較大,防喘振控制應(yīng)預(yù)測(cè)到運(yùn)行點(diǎn)將超過喘振控制點(diǎn)的情況,即微分控制測(cè)出運(yùn)行點(diǎn)的快速移動(dòng),在運(yùn)行點(diǎn)到達(dá)喘振控制線之前,向回流閥發(fā)出命令。在哪點(diǎn)給出命令開閥,決定于運(yùn)行點(diǎn)移動(dòng)速率和回流閥響應(yīng)時(shí)間,因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)必須在運(yùn)行點(diǎn)到達(dá)喘振控制線之前使閥門有足夠開度。④喘振檢測(cè)盡管有前三種控制方法,但在極特殊情況下,OP 仍可能達(dá)到喘振線。此時(shí)控制系統(tǒng)必須意識(shí)到第一次喘振,并盡力防止第二次喘振。這種被動(dòng)控制曾得到廣泛應(yīng)用,但這種方法是以降低壓縮機(jī)即“喘振裕度”實(shí)際工作范圍,犧牲壓縮機(jī)某些性能為代價(jià)的。2）喘振主動(dòng)控制隨著壓縮機(jī)向高壓比、高轉(zhuǎn)速和高性能方向發(fā)展，以及人們對(duì)壓縮系統(tǒng)失速問題研究的深入，并且伴隨著微電子技術(shù)、測(cè)試技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，在 1985 年前后由Epstein、Ffowcs Williams 和 Greitzer 提出了對(duì)葉輪機(jī)械壓縮系統(tǒng)失穩(wěn)現(xiàn)象實(shí)施主動(dòng)控制的設(shè)想

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2754476