[發(fā)明專利]執(zhí)行基于模型的防喘振死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償?shù)姆椒ê脱b置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110355034.9
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102562524A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·加萊奧蒂
• 申請（專利權(quán)）人: 諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司
• 主分類號: F04B39/00
• 分類號: F04B39/00;F04B49/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強(qiáng);譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本文中公開的主題的實(shí)施例大體涉及在包括壓縮機(jī)的系統(tǒng)中執(zhí)行基于模型的防喘振死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償?shù)姆椒ê脱b置。

背景技術(shù)

因?yàn)槭秃吞烊粴馊匀皇鞘澜缃?jīng)濟(jì)中不能被以足夠大的比例替代的能源，所以開發(fā)新的生產(chǎn)田的興趣持續(xù)增大。常常在用于將來自生產(chǎn)現(xiàn)場的天然氣運(yùn)送給煉油廠、冷卻系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C(jī)等中的消耗裝置的管線中使用壓縮機(jī)。在壓縮機(jī)中，通過對流體流增加動能/速度(例如，通過壓縮機(jī)的內(nèi)部的轉(zhuǎn)子或葉輪的旋轉(zhuǎn))來增大流體流的壓力。

壓縮機(jī)的運(yùn)行可受喘振現(xiàn)象的出現(xiàn)的影響。喘振現(xiàn)象出現(xiàn)在壓縮機(jī)不能增加足夠的能量來克服系統(tǒng)阻力時(shí)，這導(dǎo)致流量和排出壓力的快速下降。喘振的出現(xiàn)可伴隨著高的振動、溫度升高和軸向推力的快速變化，這可損害壓縮機(jī)。反復(fù)的和持久的喘振可導(dǎo)致災(zāi)難性的故障。包括壓縮機(jī)的大多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成檢測喘振趨勢以及運(yùn)行來逆轉(zhuǎn)喘振趨勢。例如，為了逆轉(zhuǎn)喘振趨勢，可通過修改再循環(huán)通過壓縮機(jī)的流體的量來調(diào)節(jié)通過壓縮機(jī)的流體流。

圖1是包括壓縮機(jī)10的常規(guī)系統(tǒng)1的示意圖。系統(tǒng)1包括防喘振回路20，在壓縮機(jī)10的出口22處輸出的流體的一部分可通過防喘振回路20再循環(huán)到壓縮機(jī)10的入口24。通過防喘振回路20再循環(huán)的流體的量取決于沿著防喘振回路20定位的防喘振閥30的促動器位置。防喘振控制器40控制防喘振閥30，從而確定再循環(huán)的流體的量。通過修改再循環(huán)的流體的量來修改通過壓縮機(jī)10的流。壓縮機(jī)10接收來自膨脹器42的流體。流體線路傳感器和流體處理構(gòu)件通常沿著防喘振回路而存在，但是圖1提供了與當(dāng)前論述有關(guān)的最少的一組元件。

會在防喘振控制器40將新位置傳輸給防喘振閥30時(shí)與發(fā)生通過壓縮機(jī)10的流的實(shí)際修改時(shí)之間出現(xiàn)時(shí)間延遲。這個(gè)時(shí)間延遲通常稱為防喘振響應(yīng)的死區(qū)時(shí)間(dead?time)。該死區(qū)時(shí)間可由于防喘振閥的促動器的非線性而引起，并且沿著防喘振回路20的流體運(yùn)送管而延遲。死區(qū)時(shí)間效應(yīng)包括穩(wěn)定性邊界的減小和用以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性(例如低增益設(shè)置)的不良的動態(tài)性能。

圖2中示出了常規(guī)系統(tǒng)1中使用的常規(guī)防喘振控制器的示意圖。常規(guī)防喘振控制器50與過程60交互。在圖2中，過程60表示包括壓縮機(jī)(例如圖1中的10)和具有防喘振閥(例如圖1中的30)的防喘振回路(例如圖1中的20)的系統(tǒng)。防喘振控制器50接收來自過程60的關(guān)于系統(tǒng)的運(yùn)行的信息(共同稱為現(xiàn)場測量結(jié)果)。

防喘振控制器50的計(jì)算方框70使用接收自過程60的現(xiàn)場測量結(jié)果來計(jì)算防喘振參數(shù)的值。防喘振參數(shù)的值與通過壓縮機(jī)的總流量的值成比例，總流量是流體的輸入流量和再循環(huán)流量的和。例如，防喘振參數(shù)可與h_s×P_sd/P_s成比例，其中，h_s是通過位于壓縮機(jī)的吸入口附近的流元件的差壓，P_sd是吸入壓力的設(shè)計(jì)值，而P_s是吸入壓力的實(shí)際值。

加法/減法方框80比較防喘振參數(shù)的計(jì)算值與這樣的邊界：該邊界為被看作對于系統(tǒng)的運(yùn)行而言安全的防喘振參數(shù)的值。比例積分(PI)控制器90確定新位置且將新位置輸出給防喘振閥。在PI控制器90之前，死區(qū)(dead-band)誤差濾波方框85對輸入給PI控制器90的信號進(jìn)行濾波，以便避免信號噪聲影響朝向防喘振閥(輸出)的新位置。在PI控制器90將新位置輸出給防喘振閥之后，速率限制器95可調(diào)節(jié)新位置，以確保該位置不以大于運(yùn)行安全值的速率變化。

在位置已經(jīng)改變之后不久，現(xiàn)場測量結(jié)果由于死區(qū)時(shí)間的原因而不反映該變化。因此，常規(guī)防喘振控制器可使發(fā)送給防喘振閥的位置過度修正或修正不足。在常規(guī)控制器中未提供針對死區(qū)時(shí)間的預(yù)防或修正。圖3是防喘振參數(shù)110和位置120相對于時(shí)間(的關(guān)系)的曲線圖，其示出了由于閥的位置的過度修正或修正不足而引起的振蕩。

可處于1-10s的范圍中的死區(qū)時(shí)間的存在使得防喘振回路20不穩(wěn)定。為了避免這個(gè)不穩(wěn)定，可關(guān)于防喘振線(其可為跨過壓縮機(jī)的壓力比率相對于通過壓縮機(jī)的出現(xiàn)喘振現(xiàn)象處的流量(的關(guān)系)的曲線圖中的線)而基于額外的邊界來運(yùn)行系統(tǒng)1，但是這種運(yùn)行方式會減小壓縮機(jī)的運(yùn)行包絡(luò)。

因此，提供避免前述問題和缺陷的系統(tǒng)和方法將是合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容