[發明專利]一種并列運行透平壓縮機控制方法及控制系統

有效

• 申請號: 201810387977.1
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108708872B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 秦國良;紀云鋒;李元;張帥甲;韓春春
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;杭州澎康自動化科技有限公司
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00;F04D27/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種并列運行透平壓縮機控制方法及控制系統，包括負荷平衡控制、性能控制、防喘振控制；計算喘振控制偏差，根據壓縮站內各機組的喘振控制偏差及平均喘振控制偏差實現機組自動負荷分配，采用性能控制與負荷平衡控制聯合控制透平的轉速及機組的主性能參數，消除性能控制與防喘振控制之間的耦合關系。本發明通過聯合協調控制，優化并列運行壓縮站機組負荷分配，更好地保護機組安全運行和最大化機組運行效率。

技術領域

本發明涉及并列運行透平壓縮機控制，尤其涉及壓縮站內多臺并列運行透平壓縮機之間自動負荷平衡分配及控制回路間的協調控制。

背景技術

在流程工業生產中，許多工藝需要幾臺機組并列運行，如LNG工廠，可能采用三臺丙烯壓縮機，兩用一備，如果工藝所需流量大范圍減少，則可停掉一臺壓縮機；在天然氣管線輸送線路上，要設一些增壓站，每個壓縮站通常由兩臺以上壓縮機組并列運行。在流程工業中需要并列運行機組的場合，都是要求安全、穩定和高效運行的部位。

并列運行壓縮站控制的主性能參數有：入口壓力、出口壓力和流量。并列運行涉及各機組的協調問題，不同機組之間調整相互影響，既要保證各機組協調運行滿足主性能參數變化要求，又要保證各壓縮機避免喘振發生，以及壓縮機回流量最小，即保證安全、高效運行，這對于并列運行機組控制是個很大的挑戰。

目前并列機組運行控制方式主要有：

(1)設置透平轉速手動控制方式，使每臺壓縮機滿負載運行，當壓縮站負荷有變化后，通過打回流的方式，使機組安全運行，這種控制方法雖然能保證機組安全運行，但能源浪費很嚴重。

(2)設置性能控制器，根據主性能參數的變化，按比例分配流量給壓縮站內各壓縮機，如站內壓縮機型號相同，則等流量分配，如機組容量不同，則根據各壓縮機的特性按一定比例分配流量。由于幾乎沒有任何兩臺機組的特性相同，這種固定比例流量分配的控制方式也并不合適，比如為了維持出口壓力恒定，有些機組在滿負載運行，而有些機組進入喘振或打回流。

(3)設置基本負荷機組和調峰機組，控制基本負荷機組在最大效率點運行，當工藝負荷變化后，由調峰機組調節負荷，以滿足壓縮站主性能參數變化的需要，這種方法在實際工程中用的比較多，但安全性和機組能效方面也不是最佳。

(4)考慮每臺機組運行在不同流量下，而保持每臺機組運行點與喘振控制線保持相同的距離(等距運行)，這種控制策略可以保證并列機組總體最小的循環量，而且可使防喘振控制更加有效，因為一旦擾動發生，所有機組的防喘閥同時打開。

但是并列運行壓縮站內各機組容易出現帶載不均衡，控制回路間存在較強的耦合問題，尤其是性能控制和防喘振控制之間的相互影響，目前主要在手動控制方式下運行，自動化程度低，控制響應較差，能源浪費嚴重及安全保護不足。

因此，需要發明一種并列運行機組自動負荷分配方法，以及控制回路間的協調控制方法，在滿足主工藝參數變化的要求下，使壓縮站內各機組安全、高效、自動運行。

發明內容

本發明的目的在于提供一種并列運行透平壓縮機控制方法及控制系統，以提高并列運行壓縮機組的安全性和能效。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種并列運行透平壓縮機控制系統，包括負荷平衡控制模塊、性能控制模塊、防喘振控制模塊、解耦控制模塊及解耦與負荷平衡選擇投入模塊；防喘振控制模塊用于計算并列運行壓縮站內機組的喘振控制偏差以及防喘振控制指令(ΔA′_out)，負荷平衡控制模塊用于根據所述壓縮站內機組的喘振控制偏差及所有機組的平均喘振控制偏差實現機組自動負荷分配，解耦控制模塊用于消除性能控制與防喘振控制之間的耦合關系，并得到防喘振解耦控制輸出及性能解耦控制輸出，解耦與負荷平衡選擇投入模塊用于根據所述壓縮站內機組的運行點對解耦控制模塊以及負荷平衡控制模塊的投入進行選擇。