一种具有进口导叶调节结构的离心压缩机及其调节方法

技术领域

本发明属于透平式离心压缩机技术领域，具体涉及一种具有进口导叶调节结构的离心压缩机及其调节方法。

背景技术

透平压缩机，是指具有高速旋转叶轮的动力式压缩机；由装于轴上带有叶片的工作轮(叶轮)在驱动机的驱动下做高速旋转，经过多级组合压缩获得气体所需要的最终压力，喘振，也称之为飞动，是使透平压缩机性能反常的一种不稳定的运行状态，目前常用的防喘振技术是通过出口引流回入口，保证压缩机的吸入流量比喘振流量大，但是防喘振在进入到压缩机喘振线后，会通过使控制阀门失电全开的方式预防喘振，该操作将导致机组负载变大，进而高压电控因电机电流突变超载而停机，因此需要通过一种技术改造，在确保压缩机不发生喘振的前提下，维持机组的运行参数在可控范围内，从而避免压缩机被动停车导致整个生产装置的停机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有进口导叶调节结构的离心压缩机及其调节方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有进口导叶调节结构的离心压缩机及其调节方法，包括压缩机、变速箱、电机、一段防喘阀、二段防喘阀、原PLC控制器、工控机、光电交换机、光纤接线盒、光纤和网线，所述一段防喘阀和二段防喘阀分别安装在压缩机各段的压缩机入口与压缩机出口上，所述原PLC控制器通过光电交换机、光纤接线盒以及光纤与工控机电性连接，并实现与工控机的实时通讯，所述一段防喘阀和二段防喘阀取消失电全开功能，并可根据动态参数进行阶跃式快开，所述压缩机由电机和变速箱驱动运行。

作为一种优选的实施方式，所述原PLC控制器与DCS控制室通过光纤连接，使之前由原PLC控制器单一控制的方式改为原PLC控制器以及工控机的联合控制。

作为一种优选的实施方式，所述工控机通过计算获得压缩机目前运行系数，并将系数值范围分为三个区，且分别为防喘振极限区、防喘振循环区和防喘振安全区。

作为一种优选的实施方式，当所述压缩机运行在防喘振安全区时，工况正常，无需操作；当压缩机运行在防喘振循环区时，由用户判断是否执行操作，若执行操作则控制PLC-CPU进行线性防喘开启；当压缩机进入防喘振极限区时，工控机判断目前压缩机运行系数与SLL防喘振极限线之间的距离，进而给出一个防喘阀开度数值，通过光电交换机、光纤接线盒、光纤将信号反馈给PLC-CPU，使压缩机按照要求将一段防喘阀或二段防喘阀快速开启到指定开度。

作为一种优选的实施方式，所述PLC-CPU既可以由原PLC控制器进行现场控制，也可以由工控机实现远程控制。

作为一种优选的实施方式，所述工控机根据压缩机反馈的参数进行动态分析，并在喘振极限条件下计算出一段防喘阀和二段防喘阀的快开数据，并反馈给原PLC控制器控制一段防喘阀和二段防喘阀的开度。

在压缩机原PLC控制器柜内增加的光电交换机、光纤接线盒、跳线、耦合器及网线等，在DCS控制室增加工控机、光电交换机、光纤接线盒、跳线、耦合器及网线等，压缩机原PLC控制器柜与DCS控制室通过光纤连接，使之前由原PLC控制器单一控制的方式改为原PLC控制器、工控机联合控制，在工控机中对压缩机喘振SLL值进行重新计算，采用新的防喘振控制策略，取消原来的快开直接电磁阀失电全开，当一段防喘阀和二段防喘阀需要快速打开时采取阶跃响应的方式，通过计算压缩机喘振曲线可以进行分析处理，喘振控制线(SCL)与喘振极限线(SLL)将压缩机工作范围划分为防喘振安全区、防喘振循环区和防喘振极限区三个部分，本发明要解决的是当压缩机进入喘振区时，通过计算判断一段防喘阀和二段防喘阀的开启度，例如：根据计算防喘阀先开启30％，若工况继续接近喘振极限线(SLL)，则继续开启至50％。以此类推，通过实时监测压缩机温度、压力、流量数据，并与压缩机喘振极限线对比，进而控制一段防喘阀和二段防喘阀的开度，避免过度开启，采用阶跃式开启的策略，达到一段防喘阀和二段防喘阀的可控快开，而不是突然失电使防喘阀从0突然开至100％的极端开启策略，对于一般的参数波动既可以保持生产过程稳定性又能防止喘振的发生。

本发明的有益效果为：

该基于动态控制的离心压缩机喘振保护装置改造工艺解决了传统透平式离心压缩机在进入防喘极限线后，通过阀门失电的方式达到0-100％极端开启策略的弊端，实现了压缩机防喘振有效控制的同时，也充分考虑到了生产过程的稳定性，通过更柔和的防喘策略避免压缩机负载剧增，防止高压电控因电机电流突变超载而停机；

该基于动态控制的离心压缩机喘振保护装置改造工艺通过新增控制设备，即工控机的形式，实现了压缩机PLC远程控制，显著提高了生产过程自动化管理水平；

该基于动态控制的离心压缩机喘振保护装置改造工艺的压缩机不会出现功率剧增的情况，在维持生产运行的同时，也保证了压缩机在合理工况下的安全稳定运转，延长设备的使用寿命。

附图说明

图1是一种具有进口导叶调节结构的离心压缩机及其调节方法中透平式离心压缩机组的工艺图；

图2是一种具有进口导叶调节结构的离心压缩机及其调节方法中优化后的离心压缩机保护装置的结构图；

图3是一种具有进口导叶调节结构的离心压缩机及其调节方法中透平式离心压缩机性能曲线。

图中：1、压缩机入口；2、分离器；3、压缩机；4、变速箱；5、电机；6、一段防喘阀；7、二段防喘阀；8、压缩机出口；9、原PLC控制器；10、光电交换机；11、光纤接线盒；12、工控机；13、PLC-CPU；14、网线；15、光纤；16、防喘振极限区；17、防喘振循环区；18、防喘振安全区。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种具有进口导叶调节结构的离心压缩机及其调节方法，包括压缩机3、变速箱4、电机5、一段防喘阀6、二段防喘阀7、原PLC控制器9、工控机12、光电交换机10、光纤接线盒11、光纤15和网线14，一段防喘阀6和二段防喘阀7分别安装在压缩机3各段的压缩机入口1与压缩机出口8上，原PLC控制器9通过光电交换机10、光纤接线盒11以及光纤15与工控机12电性连接，并实现与工控机12的实时通讯，一段防喘阀6和二段防喘阀7取消失电全开功能，并可根据动态参数进行阶跃式快开，压缩机3由电机5和变速箱4驱动运行。

原PLC控制器9与DCS控制室通过光纤15连接，使之前由原PLC控制器9单一控制的方式改为原PLC控制器9以及工控机12的联合控制。

工控机12通过计算获得压缩机3目前运行系数，并将系数值范围分为三个区，且分别为防喘振极限区16、防喘振循环区17和防喘振安全区18。

当压缩机3运行在防喘振安全区18时，工况正常，无需操作；当压缩机3运行在防喘振循环区17时，由用户判断是否执行操作，若执行操作则控制PLC-CPU13进行线性防喘开启；当压缩机3进入防喘振极限区16时，工控机12判断目前压缩机3运行系数与SLL防喘振极限线之间的距离，进而给出一个防喘阀开度数值，通过光电交换机10、光纤接线盒11、光纤15将信号反馈给PLC-CPU13，使压缩机3按照要求将一段防喘阀6或二段防喘阀7快速开启到指定开度。

PLC-CPU13既可以由原PLC控制器9进行现场控制，也可以由工控机12实现远程控制。

工控机12根据压缩机3反馈的参数进行动态分析，并在喘振极限条件下计算出一段防喘阀6和二段防喘阀7的快开数据，并反馈给原PLC控制器9控制一段防喘阀6和二段防喘阀7的开度。

其具体的工作过程如下：在图1中，介质首先通过压缩机入口1进入分离器2分离气液相，之后进入压缩机3进行一段压缩和二段压缩，介质增压完毕后从压缩机出口8进入下游，压缩机3由电机5与变速箱4驱动做功，一段压缩的防喘控制装置为一段防喘阀6，二段压缩的防喘控制装置为二段防喘阀7；

在图2中，在原PLC控制器9上新增一条控制线，与光电交换机10相连接，光电交换机10通过网线14与光纤接线盒11连接，光纤接线盒11通过光纤15与DCS系统上的光纤接线盒11、光电交换机10连接，进而实现工控机12与PLC-CPU13通讯的目的，此时，PLC-CPU13既可以由原PLC控制器9现场控制，也可以由工控机12远程控制；

在图1-3中，压缩机3在运行过程中，所有需要的压力、流量、温度数据会经由PLC-CPU13传输至工控机12，工控机12通过计算获得压缩机3目前运行系数，并将系数值范围分为三个区，分别是防喘振极限区16、防喘振循环区17和防喘振安全区18，当压缩机3运行在防喘振安全区18时，工况正常，无需操作；当压缩机3运行在防喘振循环区17时，由用户判断是否执行操作，若执行操作则控制PLC-CPU13进行线性防喘开启；当压缩机3进入防喘振极限区16时，工控机12判断目前压缩机3运行系数与SLL防喘振极限线之间的距离，进而给出一个防喘阀开度数值，通过光电交换机10、光纤接线盒11、光纤15将信号反馈给PLC-CPU13，使压缩机3按照要求将一段防喘阀6或二段防喘阀7快速开启到指定开度；现场阀门开启完毕后，信号反馈给工控机12，此时由工控机12根据各参数继续判断压缩机3的运行状态，若压缩机3仍在防喘振极限区16，则进一步开启防喘阀，若压缩机3返回到防喘振循环区17或防喘振安全区18时，则维持现状亦或是交由PLC-CPU13进行防喘阀正常线性控制，依此循环。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。