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的工作原理、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,并以某炼油厂加氢精制循环氢离心压缩机组控制系统升级改造为背景实例,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。