裂解气压缩机防喘振控制中ITCC系统的应用分析获奖科研报告

裂解气压缩机防喘振控制中ITCC系统的应用分析获奖科研报告摘

要：ITCC系统指透平压缩机综合控制系统，其基本功能包括了汽轮机调速控制、汽轮机超速保护、压缩机组防喘振控制以及顺序控制等，从而保证压缩机的稳定安全运行。本文就ITCC系统在裂解气压缩机防喘振控制中的应用进行了简单分析，希望能够为相关人员提供参考。

关键词：裂解气压缩机;防喘振控制;ITCC系统;应用

前言：

传统裂解气压缩机在运行过程中，采用的防喘振控制系统主要是以PLC联锁保护为基础，配合现场智能仪表与智能调节器、Woodward505机组调速控制等组成。而伴随着自动化控制技术的发展，设备控制变得更加复杂，对于控制的安全性也提出了更加严格的要求，在这种情况下，ITCC系统开始被广泛的应用在压缩机防喘振控制中，其不仅能够更好的满足生产要求，减少工艺波动，还能够减少能源消耗和设备维护成本，技术优势十分明显。

1ITCC系统防喘振控制的相关理论

ITCC系统属于一种三重化模件冗余容错控制系统，在实现负荷调节、电子调速、防喘调节和超速保护等独立控制单元集成的同时，也可以提供先进的控制方案。对于离心压缩机，喘振是一种固有的特性，多数情况下是因为系统负荷减少引发，为了对喘振现象进行防范，要求控制系统必须能够确保压缩机在任何转速下的实际流量Q不小于多变压头H喘振极限的最小流量，相应的计算公式如下

上述公式中，h表示孔板压缩比，K表示绝热系数，Mw表示气体分子量，单位kg/kmol，p1和p2分别表示进气和出气的绝对压力，单位kPa，T1代表绝对温度，单位℃，Z代表压缩系数，η表示效率。

在ITCC系统中，运用可变极限流量法来完成对于压缩机的防喘振控制，其要求对入口流量进行严格控制的同时，进行压力排除，实际上只针对一条喘振线进行控制，确保在开始回流时，流量为对应每一个工作转速所规定的最小流量，使得压缩机只有在流量低于该值的情况下，才会将防喘振阀打开，这样不仅能够减少压缩机的运行能耗，也可以对负荷波动区域进行有效调控，确保压缩机负荷能够满足相应的工艺要求。在这个过程中应该明确，转速不同的情况下，压缩机的喘振极限流量并不固定，而是会随着转速的下降而不断缩小。ITCC系统防喘振控制的基本原理，就是在压缩机负荷变化区间内，确保工作点能够沿着喘振安全操作线变化。

2ITCC系统在裂解气压缩机防喘振控制中的应用

2.1喘振控制线生成

裂解气压缩机防喘控制中，ITCC系统可以依照相关数据信息，借助防喘振扩展函数模块，将参数设置到SRG-LINE模块对应的参数点上，在模块内部对喘振线进行计算。在喘振线的基础上，运用喘振裕度计算模块，计算出相应的喘振安全裕度，换言之就是得到喘振控制曲线与喘振曲线的间距。喘振控制生成模块可以生成相应的喘振控制曲线，其主要是由喘振曲线与喘振安全裕度相加后得到，将控制裕度向右移动10%，就能够得到喘振控制线。

2.2工作状态点测量

ITCC系统能够将入口流量对应的差压和入口压力比引入到工作点计算模块中，就压缩机运行中的工作点进行计算。在对压缩机是否存在喘振问题进行判断时，工作点与喘振控制曲线的距离是重要的参考依据。在ITCC系统显示的上位画面中，包含了喘振线、喘振控制线和工作状态点，如果压缩机的工作状态点处于喘振线右侧（喘振区域外），标志灯为绿色;如果工作状态点位于喘振线左侧，标志灯为红色，表明压缩机出现了喘振问题。此时需要与防喘振控制线高选表决，就输出至设定值的参数进行明确，一般情况下，压缩机不会在喘振线上长时间运行，因此当工作状态点向喘振线波动时，系统会控制防喘振控制阀打开，推动控制线向右移动，压缩机脱离喘振区域后，防喘振控制阀关系，可以按下复位按钮，对原本的防喘振控制线进行恢复。

2.3喘振控制

ITCC系统可以借助启动模块，在裂解气压缩机启动环节提供逻辑控制，实现安全启动。在正常运行状态下，借助PID控制模块，能够实现喘振PID控制，系统会根据入口流量以及喘振控制器的设定值，对喘振器输出结果进行计算。ITCC系统本身具备纯比例调节模式，独立于PID控制之外，相应的控制模块在如果判断压缩机工作状态点移动到了喘振控制線左侧，PID控制模式无法发挥作用，系统纯比例调节模块会自动接入控制，于控制线左侧，生成特定裕度范围，当工作状态点与喘振线重合时，系统会将防喘振控制阀完全打开，即便喘振控制失效，比例控制的存在依然能够保证压缩机运行的稳定和安全。

ITCC系统也可以实现相应的速度与喘振耦合控制，借助速度偏差计算模块，计算出速度和喘振耦合控制器输出值的偏差，如果压缩机出现喘振问题，控制逻辑会自动增加速度控制器的设定值，提升机组转速，增加入口流量，从而预防喘振的发生。如果机组转速继续升高，压缩机出口压力增大，可能继续引发喘振，需要借助解耦控制来进行防范。

3结语

总而