摘要: 详细说明了丙烯压缩机防喘振系统的控制原理及实施情况。
Design of Anti-surge System for Propylene Compressor
Abstract: The control principle and implementation of propylene compressor antisurge system is described in detail.

一、引言

　　丙烯压缩机 EC-351 是大庆石化公司 45 万吨 / 年乙烯改扩建工程中重要的压缩机组，透平部分由西门子公司提供，压缩机部分由沈阳鼓风机厂和曼内斯特 . 德玛格公司联合设计和制造。现针对本机组的防喘振控制系统作一介绍。

二、 控制原理说明

　　压缩机性能曲线见图 1。曲线左边界限为喘振区域，达到这条曲线时将会发生喘振，因此在操作时要保证一个最低流量限制。目前尚无工业标准的测量仪器能评估压缩过程的参数，这就需要控制系统能够识别出在喘振界限还未达到时的临界参数，且在喘振发生前打开排放式循环阀，避免喘振发生。
在喘振极限区域内的压缩机，整个动态性能受到调节阀和控制器的性能数据的影响很大。除去仪表因素外，控制方案的选择和实现对控制目标起决定性作用。为了避免喘振发生，控制器上给出的参数并非绝对恒定不变的。入口温度和气体组成的波动对于发生喘振的各参数极限值有很大影响，但是应考虑这一极限值总能以可靠、准确的方式避免喘振，同时也考虑不要因此使得操作范围变窄。

　　为控制器选择有代表性的性能图，必须确保对不确定极限值产生影响的参数尽可能少，另外需要适合的算法，该算法可对影响极限值的参数进行合理的调整。此外压缩机的动态性能在性能图上改变，反过来要求控制器的动态性能应根据性能图而变化。用导叶或速度调整压缩机的性能图与图 1 基本相同。控制性能图的坐标轴代表所选择的测量点和入口的工艺条件，这里要求 X 轴和入口容积流量成正比，且 Y 轴和压力成正比，这里不考虑压缩气体有变化的特殊情况。

　　这一信号是否能准确提供入口容积流量信息取决于压差变送器的安装位置和工艺过程变量，工艺过程变量是常数，可以忽略不计。

　　如果出口有孔板并且入口和出口工艺条件是变化的，通常则需要考虑压缩机出入口质量流量要相同：
　　　　　　　m_a = m_e (2)
其中下脚标代表的意义是：
a ——吸入端的工艺条件
e ——排出端的工艺条件
考虑密度 ρ 及温度 T ，并简化 R_e = R_a = 常数和 Z_e = Z_a = 常数，则有：

　　在很多情况下，此公式可以简化。如果考虑下面的临界条件，压差变送器则可安装在入口管线上（即不对 R_e 和 T_e 运算校正）。
——入口温度恒定
——入口压力恒定
　　即只有压差信号是唯一可变的，因此可不开方使用。
Y 轴分为两种情况：
——入口压力恒定时， Y 轴为 p_e
——入口压力波动时， Y 轴为 p_e/p_a
　　如果使用 p_e - p_a 变送器，而不是 p_e 变送器，则可使用下列模拟量：
——入口压力恒定时， Y 轴为 p_e-p_a
——入口压力波动时， Y 轴为 p_e-p_a/p_a
　　根据以上原理得出了 EC-251 丙烯压缩机控制性能图
一段： X 轴： Δp/p_a
　　　 Y 轴： p_e/p_a
　　在性能图中，通过考虑几个极限条件给出喘振极限的变化利用的变送器及量程如下：
压差变送器 FT11135 0～0.003 MPa
吸入温度变送器 TT11315 -100～0 ℃
排出压力变送器 PT11272 0～0.4 MPa
吸入压力变送器 PT11278 0～0.16 MPa
　　一段防喘振控制器作用于防喘振控制阀 FV11135 上。控制器所有的信号必须以百分制处理，理论特性范围从0～100% 用下列公式计算：

同样道理得出 二段： X 轴： Δp/p_a 　Y 轴：p_e/p_a
利用的变送器及量程如下
压差变送器 FT11140 0～0.015MPa
吸入温度变送器 TT11320 -50～50 ℃
排出压力变送器 PT11273 0～1MPa
吸入压力变送器 PT11272 0～0.4MPa

三、 控制过程的实施

图 1 中的控制线：是比喘振线稍靠前的极限曲线，控制特性图的基础是把已提前计算出来的喘振极限，控制线规定为沿着有代表性导叶位置和速度的性能曲线，容积流量相差 5% 的一条曲线，当达到这条线时，控制器可打开排放回流阀。控制过程见图 6 。
 

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