APACS353在壓縮機控制系統中的應用

壓縮 壓縮機 控制系統    時間:2014-03-11 15:21:28
APACS353在壓縮機控制系統中的應用簡介
       1、MACS353智能控制器  APACS353是一種獨立的、以微處理器為基礎的過程自動化控制……
APACS353在壓縮機控制系統中的應用正文
  
1、MACS353智能控制器
APACS353是一種獨立的、以微處理器為基礎的過程自動化控制器。其應用範圍特別廣泛,既可用於小批量處理過程或連續過程,亦可用於離散控制過程。
它具有如下特點:
①採用模板化結構,用戶可根據自己的實際需要來靈活配置。其核心是一塊功能強大的微處理器MPU板,該板應用了最新的微處理器技術,可以實現單迴路、串級及一些複雜的控制策略,且帶有自己的I/O;若I/O不夠,可以增加一個I/O擴展板,接收熱電偶、熱電阻、頻率等信號。為了集成全廠控制管理網路系統,可以配置局部儀錶鏈接LIL網路板、現場匯流排Lon Works板;
②可以支持25個控制迴路,以解決複雜的控制問題。另外,每個迴路的PID參數可以進行自整定;
③可以組成開放式系統。 MPU板自帶的MODBUS通信提供主/從式網路,使353容易地與其它系統集成在一起;LIL通信可用來代替MODBUS,提供對等的高速網路;
④支持最新的現場匯流排技術。 Lon Works現場匯流排可以在其中得到應用;
⑤該控制器既可用前端面板來組態和監控操作,也可先在上位機組態好後下載到353中。其組態語言既可用功能塊語言,也可用梯形邏輯圖語言,靈活方便,易於組成各種控制方案以滿足控制對象的實際要求。此外,在該控制器中,還保存有一些通用的工廠組態方案庫,用戶可根據自己的需要調出相應的庫,稍作修改後變為己用,這樣可以簡化組態。
2、壓縮機控制系統
壓縮機是一種將氣體壓縮從而提高氣體壓力或輸送氣體的機器,按能量轉換方式可分為動力型和容積型兩類。離心壓縮機屬動力型,其工作原理是根據動能轉換為勢能的原理,將流體加速到高速,然後降低速度,通過改變它的流向,把它所具有的動能轉換為勢能,從而提高壓力。
壓縮機的調節或控制有兩個目的,一個是改變壓縮機的性能以適應管網系統特性的變化,保證壓縮機的操作符合工藝要求;另一個是保證壓縮機的安全運行,防止壓縮機發生喘振和在嚴重情況下毀壞機器。
2.1適應管網特性變化
壓縮機是與管網系統聯合工作的,管網系統指與壓縮機聯合在一起運行的各種裝置、設備、容器、閥和管道,壓縮機和管網的特性曲線如圖1所示。
曲線1為壓縮機的工作曲線,曲線2與2'為管網的特性曲線。當管網的阻力係數在生產過程中穩定時,壓縮機則穩定在某一工況點工作。但是,在生產運行過程中,管網的阻力係數可能經常變化(如工廠用氣量的變化),這樣管網的特性曲線就發生變化,為適應這一變化,保證管網對壓力或流量的要求,就需要改變壓縮機的性能,使其在新的工況點工作。例如,原來壓縮機工作在其穩定工況點M,若管網特性由曲線2變為曲線2',則此時對應的壓力和流量均發生變化,若系統不允許這樣的變化,就需要進行調節。
根據工藝要求,有以下三種調節:等壓力調節,通過改變壓縮機流量保持壓力穩定:等流量調節,通過改變壓力保持流量穩定;比例控制,用來保持壓力或流量的比例不變。
2.2防喘振調節系統
在管網中,由於工況改變,流量明顯減少,出現嚴重的旋轉脫離,形成突變型失速:此時,工作輪雖旋轉,但不能提高氣體壓力,壓縮機出口壓力顯著下降。而管網容量較大,反應不靈敏,管網壓力並不馬上減低。於是可能出現管網壓力反大於壓縮機出口壓力的情況,因而管網中的氣體就向壓縮機倒流,直到管網壓力下降到低於壓縮機出口壓力為止。這時倒流停止,氣體又在葉片作用下正向流動,壓縮機又開始向管網供氣。但當管網壓力不斷回升,又回復到原有水平時,壓縮機正常排氣又受到阻礙,流量又下降,系統中的氣體又產生倒流。如此周而復始,在整個系統發生了周期性的軸向低頻大振幅的氣流振蕩現象,即為喘振。喘振使壓縮機的性能顯著惡化,氣流參數(壓力、流量)產生大幅度脈動,雜訊和振動加劇,嚴重時足以損壞壓縮機。
喘振的標誌是一最小流量點,低於這個流量即出現喘振。因此,需要有一個防止壓縮機發生喘振的控制系統,限制壓縮機的流量不會降低到這種工況下的最低允許值,即不會使壓縮機進人喘振工況區域內。
壓縮機的防喘振條件為
△p≥a(p2±bp1)
式中:△p為進口管路內測量流量的孔板前後壓差;p1為進口處壓力;p2為出口處壓力;α,b為有關參數。
3、應用實例
該控制系統的對象為鹼廠的一台CO2離心壓縮機,在純鹼工業中,CO2的壓縮是一個極為重要的關鍵工序,因此壓縮機的作用很大。在我國早期建設的各種規模的純鹼廠,多採用往複活塞式壓縮機,目前,多以離心式和螺桿式壓縮機為主。
3.1系統配置
考慮到整個系統的安全性,一台儀錶或設備的故障不應影響到其

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