軸流風機防喘振控制在GE公司-GMR系統中實現

摘要：

　　天津市協力自動化工程有限公司，利用GE公司-GMR系統，在中國石油長慶石化分公司重油催化軸流風機中，實現軸流風機防喘振控制。采用方法為最常用的多段折線連接形成一條折線曲線的方法。實現的防喘振基本功能有：喘振線、防喘振線、喘振裕度（5%），防喘振線下移線（一次2%，最多5次），自動/部分/手動切換，PID調節等功能。


　　關鍵詞：

　　GE公司-GMR系統；軸流風機；防喘振控制；多段折線；基本功能

　　1、引言

　　防喘振（喘振線/防喘振線）控制有兩種基本控制方法：第一種，在相同壓力情況下，流量低并且碰到防喘振線時，防喘振閥開始調節，而另一種，在相同流量情況下，壓力高并且碰到防喘振線時，防喘振閥開始調節。一般氣壓機采用前者，風機采用后者。本文介紹軸流風機（簡稱風機）防喘振控制，采用后者方法。


　　2、風機防喘振基本特點及作用

　　風機最大特點：入口為大氣，所以防喘振控制閥不是控制回流量，而是放空（大氣）。其次防喘振線的作用，一方面防止機組喘振，另一方面防止壓縮機由于壓力過高造成設備損壞。所以風機喘振線/防喘振線考慮的是二者綜合性試驗結果。風機喘振線與防喘振線之間裕度一般設為（5~7%）。


　　3、風機喘振線數據

　　風機喘振線數據，一般由機組廠家或設計院提供，最可靠的方法還是由機組廠家，根據現場實驗實測結果及機組能承受壓力的能力，給出風機喘振線綜合數據結果。


　　4、防喘振線作圖及計算方法

　　根據機組廠家實測后給出的綜合喘振線數據，利用GE公司，Logicmaster 90-70（簡稱LM90）組態軟件及上位HMI CIMPLICITY 6.10（簡稱HMI）軟件，做出喘振線（兩點變量連成線段）和防喘振線。喘振線方法是采用的多段折線連接形成一條曲線，見《圖1、一個折線段示意圖》。




基本公式：Y=aX+b

　　其中：
　　　　a為斜率
　　　　b為截距
　　　　X為X坐標
　　　　Y為Y坐標


　　風機防喘振實例，見《圖2、防喘振曲線及控制參數畫面》。


圖2、防喘振曲線及控制參數畫面


　　5、防喘振基本功能

　　功能開發是基于GE公司GMR系統，見《圖3、GE公司GMR系統示意圖》。


圖3、GE公司GMR系統示意圖


　　根據基本公式Y=aX+b分別找出5段喘振曲線（共6個點連成的折線曲線）兩點之間斜率a、截距b的函數關系。采用GE公司開發軟件，LM90組態編程。只要輸入連接成折線曲線的6個點X、Y坐標的數據，就可以在上位畫面HMI上，顯示相應點連成的折線曲線，見圖2、喘振線（紅色）。在喘振線基礎上，下移5%（稱為裕度），形成防喘振線（綠色）。當動態點（中間的十字叉）坐標，X坐標為喉部差壓，Y坐標為出口壓力，接近到喘振線（紅色）時，自動下移2%形成一條喘振下移線（藍色），一般喘振一次下移2%，最多5次，同時產生“喘振標志”信號（圖2右邊祿燈變成紅燈），并記錄喘振下移次數及喘振累計次數。當動態點恢復正常后（防喘振線下面為正常工作區），經檢查如果不是機器性能產生變化，而是儀表故障造成，可以在HMI畫面上，按下移線復位按鈕，使防喘振線（綠色）與喘振下移線（藍色）重合，只顯示防喘振線（綠色），同時喘振下移次數清零，喘振累計次數不變。
自動/部分/手動切換，見《圖4、防喘振調節流程圖》：

　　自動位置時，防喘振調節為純自動調節，PID調節控制；
　　部分位置時，正常手動輸出，當喘振發生時，喘振調節控制優先手動；
　　手動位置時，防喘振調節為純手動控制。


　　調節器輸出分程放大：

　　調節器輸出0~100%分程為0~50%，50%~100%對應輸出4~12 mA，12~20 mA，需要分別放大到4~20mA。


圖4、防喘振調節流程圖
　　6、結束語

　　GE公司-GMR系統，在中國石油長慶石化分公司重油催化軸流風機中，實現軸流風機防喘振控制。采用的方法是壓力防喘振控制而不是流量防喘振控制。綜上所述，主要功能達到預期目標，防喘振控制功能能夠滿足工藝及生產需要。