防喘振功能详解.ppt

1、防喘振功能详解:(主编：吕作清）,TRICON调速及防喘振功能描述,蒸汽透平的速度控制 ： TRICONEX将根据汽轮机主机厂的起机曲线编制自动或半自动起机程序。在通常应用中，机组的速度控制可以有多种运行方式，包括停机、启动、暖机、加速、运行等。在自动起机模式下，根据起机曲线的升速率，蒸汽透平将自动从零转速升到最小转速或额定转速。另外，还将组态迅速越过临界转速的控制。在半自动起机模式下，操作工可在从零转速到最小转速之间的任何转速下停留。一旦达到最小转速，操作人员可将转速进一步提高到工作转速。 防喘振控制基本原理： 机组投入运行后，TRICON系统将根据压缩机入口流量、入口压力、出口压力及相应的

2、温度，利用TRICONEX独特的防喘振技术来判断是否发生喘振。如发生喘振，则由防喘振控制器的输出值进行调节防喘振控制阀。,通用喘振线,喘振参数 压缩机的喘振点可由压比（Pd/Ps）及入口流量表测出的入口流量计算得出。入口流量的测量值与 Pd, Ps, Td,及Ts等可用来计算等价孔板值h（该孔板可视为位于压缩机的入口），进而作出喘振预测。 防喘控制的 I/O要求 Tag Type Function PT AI 入口/出口压力 TT AI 入口/出口温度 FT AI 入口流量 PV AO 防喘阀 SOV DO 旁路/放空阀 ESD DI 跳车输出,防喘控制方框图 TRICONEX的防喘控制系统可

3、由各个独立的功能模块来描述，每个模块都有各自已定义的功能，并通过输入输出信号（均给出位号名）与其它功能模块相互连接和作用。,防喘模块方框图,各块的功能介绍,TS3000控制系统的喘振控制功能用上图形象的表达，每一个模块都定义一种具体的控制功能，各种控制功能相互作用，构成一个完整的防喘振控制系统。 模块 1 选定控制算法。 模块 2 检测工作点离喘振控制曲线的远近情况。 模块 3 喘振安全域 （即喘振控制曲线与喘振曲线之间的距离）重新校验，如果机组发生喘振，说明喘振安全域设得不太准确，需要自动重新调整。 模块 4 生成喘振控制线，即喘振曲线加喘振安全域得到的喘振控制曲线。 模块 5 计算出喘振控

4、制器的设定值。振控制器的设定值根据工作点的变化而变化。,模块 6 喘振控制器，这是一个PID控制器，根据喘振控制器的设定值及当前的入口流量来计算出喘振控制器的输出值。 模块 7 计算喘振控制器的比例项输出。如工艺扰动特别大或其它原因，造成机组突然喘振，喘振控制器来不及响应，这时该模块输出一个比例项输出值，迅速打开防喘伐。 模块 8 计算机组启动时的控制逻辑输出值。在机组启动时，控制逻辑使防喘伐全开，使机组安全启动，从而防止意外事故发生。 模块 9 选择防喘振控制程序的输出值。即在快速PID控制器的输出值，比例项的输出值，机组启动时的逻辑控制器的输出值三者之间进行高选。,模块 10 计算喘振速度

5、耦合控制器的值。如果喘振发生，控制逻辑会使控制器的设定值增加，使机组的转速升高增大入口流量防止喘振。当然如果转速升高，机组的出口压力进一步升高，有可能继续引起喘振，就应该解除耦合实现解耦控制。 模块 11 实现喘振控制逻辑的硬手动，软手动（半自动）及自动控制功能。如果在硬手动方式，快速PID控制器的输出值不起作用。如果在软手动方式，快速PID控制器仍然监视机组的运行情况，防止机组发生喘振。 模块 12 阀门预置功能，用来提供阀门的响应速度。 模块 13 对等百分比伐进行线性化处理，提供其响应特性。 模块 14 如果联锁停车，用开关量信号紧急打开防喘伐。,TRICON 喘振控制器特性,特性简介：

6、 因为喘振发生得很快，必须使用特殊的控制技术来保证防喘阀及时打开。TRICON控制器的运算速度很快，而且能够高效处理复杂的算法，所以TRICON控制器可以理想地实现防喘控制。 防喘控制策略的标准特性有： 可选择Pd/Ps对h/Ps或Dp对h的算法 如果喘振发生，喘振安全裕度可自动调整 设定点浮动线功能可以在工作点向喘振线窜动时及时打开防喘阀 特殊的喘振控制器带有适应增益及快开/慢关响应等功能 比例调节功能可以迫使防喘阀独立于控制过程而打开 灵活的起机和跳车逻辑 可选择手动控制帮助设定、测试和故障排除 当喘振逼近或透平跳车时，电磁阀触点输出可“打开”防喘阀 说明：如果实际应用需要，以上特性均可实

7、现，未要求的特性则不予实现。,压比或压升算法选择：,如前所述，根据使用需要，可选两种防喘算法之一进行组态。喘振线最多可以设置到10段。下面的图例显示的是4段的喘振线。 喘振曲线压比,喘振曲线压升,安全裕度重校：,如果系统检测到工作点越过喘振线，表示喘振已发生，喘振控制线将被自动调节到右方，而加大安全余量。 可能导致喘振的条件有： 因压缩机磨损导致喘振线移位 变送器调校不准确 安全裕度不足 过程条件突变 喘振线设置错误 每当如前述喘振被检测到，安全裕度增加（控制线右移）一个校准量。输入一个裕度新值可使瞬态计数器归零，且使重校后的裕度等于输入值。系统可组态为每次增加一个固定量（如2），或一个累加量

8、（如1，2，4，8等）。重校发生的最大次数亦可组态。 系统可显示如下量： 喘振发生次数（校准次数） 初始安全裕度 当前重校后的安全裕度,设定点浮动线：,一般情况下，压缩机不会在喘振线上持续运行或过长时间运行。当工作点在控制线右方（安全区域），喘振控制器的设定点（线）须在当前h值的某一可设百分比范围内以可设值移动。当工作点越过设置点（浮动线），以小幅快速向喘振线窜动时，将发生如下情形： 防喘阀迅速打开 设定点浮动线将以可设值移动直至防喘阀全关 新工作点建立 如果设定点浮动线与喘振控制线重合，系统将保持回流以保证在喘振控制线上运行，此特性并非在所有条件下应用，在应用前亦需作充分评估,设定点浮动线,

9、适应性增益和非对称响应：,喘振控制器提供了一种适应性增益特性。当工作点在喘振控制线右方时，该特性减少了比例动作。当工作点在喘振控制线右方的操作裕度超过设定距离，则调用适应性增益特性。 根据比例或积分响应，防喘阀可打开，但STRAIGHT RAMP功能限制了防喘阀的关闭。该特性使得防喘阀响应快。当工作点安全地移到喘振控制线的右方，防喘阀以设定速率慢关，保证将透平驱动机及工况控制器调整到新的工作条件下。,比例功能：,系统有一纯比例调节阶段，该阶段可独立于正常PI控制器打开防喘阀。当工作点移到喘振控制线左方，而正常PI控制器无法提供足够响应，可能导致严重的过程失序时，则进入该阶段。亦即在控制线左方到

10、达某一特定裕度，则打开防喘阀，进入该阶段。当工作点与喘振线重合时，防喘阀全开。换言之，工作点进入喘振控制线及喘振线之间时，防喘阀按比例打开。该比例阶段是由信号选择器来实现的。控制器的反馈动作迫使控制器输出跟踪该阶段。 即使在喘振控制器失调情况下，此特性仍可保护机组。,手操控制：,有两种手操控制可选：第一种为全权手操控制功能。它允许防喘阀不顾喘振控制器的作用而关闭。这种选择在测试和设定的时候有用，但不可组态为正常操作。因为如果系统被置于手操状态，喘振控制器将无法开阀防喘。第二种为限权手操控制功能。这种选择设定了一个防喘阀的最小开度，它允许操作工开阀，而不允许关，如果控制器需要开阀避免喘振的话。

11、阀的线性化及反转TRICON提供了可与调节阀同比例的线性度，因而可产生更为线性化的增益。当系统在不同点而非耦合点运行时，则避免了任何可能的不稳定性。大多数应用场合下，总有一个防喘阀是气开阀，它需要防喘阀输出反转。TS3000系统可组态为径向或反转操作。,DUMP输出：,当向喘振控制线左方出现特定窜动时，可组态一个触点输出打开大功率电磁阀，来使防喘阀快开。此特性对于有较短阀程的大阀门来说很有用。当系统从喘振状态回来时，电磁阀关。对阀的控制则可从比例控制恢复到正常的喘振控制。,防喘振控制,在本套系统中，我们利用TRICON 防喘振扩展函数模块来完成压缩机的防喘振控制。 防喘振扩展函数及功能块说明

12、在本套系统中，我们利用TRICON 防喘振扩展函数功能模块来完成压缩机的防喘振控制。应用在防喘振控制中 防喘振扩展函数文件名： SGA31-02.LT2 防喘振扩展函数的各功能块作用如下： 喘振线功能块（Surge_Line）COMPRESSOR_SURGE_LINE 喘振监测功能块（Surge_Detect_02）COMPRESSOR_SURGE_DETECT 喘振调节功能块（Surge_Control_02）COMPRESSOR_SURGE_CONTROL, 喘振检测功能块（Surge_Detect_02）,在本程序中，我们使用的是压比aPRATIO102J1 对流量差压rHX102J1（

13、Pd/Ps 对h/ Ps）的算法。 在完全手动状态下gMANUAL 置1，输出阀位由操作员在HMI“手动输出”上给出，当在半自动状态下，手动控制时，喘振控制优先。 本程序喘振控制模式采用压比rPRATIO（Pd/Ps 纵坐标）对能力rHX（h/ Ps 横坐标）组成的坐标曲线，选压比算法时kSUMOD 设置为1，入口流量选择带温度补偿即HXTYPE 设置为2，机组效率EFF=0.85, 热容比K=1，入口压力单元（表压刻度）X=5（模块内有压力补偿101.3KPa），出口压力单元（表压刻度）Y=5（模块内有压力补偿101.3KPa），温度单元Z=2（摄氏度）。 压缩机基准温度Tb（40.0），孔

14、板基准温度Tbo（40.0），基准压力Pb （ 70.0KPa），孔板 基准压力Pbo （ 70.0KPa）， 安全裕度偏置KEBIAS=10， 比例安全裕度即安全裕度线修正置KEPROP=7，喘振线裕度rADMARC1。 喘振点为rSULIN，压比为rPRATIO（Pd/Ps），能力为rHX(H/Ps),功能块2,喘振安全裕度恢复可由HMI 上的“复位按钮”gMARRS 决定，复位gMARRSC1 置1。 当前裕度rMAR = rHX rSULIN（喘振线） 如果 rMAR rSUCLN （喘振控制线）快开标志 (fDUMP = 0) 防喘振下移线微调量kRCIN =2（rADMAR=rAD

15、MAR+kRCIN），每喘振一次，下移rADMAR 增加2%（右移）。产生新的防喘振线rXCArXCF。 自适应增益裕度kGNMAR =10（最多下移5 次）。,功能块3,如果当前裕度rMAR 1 喘振标志 (fINSUR= 0) 如果喘振标志fINSUR 置1，在HMI 喘振标志“灯”变红，喘振累积数rSURNO 自动加1，在HMI 上显示“喘振累积数” rSURNO = rSURNO+ 1 如果喘振微调发生的数 rRECNO kRECNO 允许微调数10，因微调增量kRCIN=2（2%），故下移次数最多5 次。 如果微调类型kRECT = 0，微调增量Krcinc=2（2%） 喘振线下移裕

16、度rADMAR = rADMAR + kRCIN 喘振微调发生的数rRECNO= rRECNO+ 1 并在HMI 上显示“喘振数”。,功能块4,偏置（斜线）安全裕度(%) rEBIAS=10 喘振线rSULIN 比例安全裕度(%) rEPROP=7 总安全裕度(%)rMARTL = rEBIAS +(rEPROP* rSULIN)/100 +rADMAR,功能块5,当前操作点远离喘振线时： HOVER 控制点设定rSUCSP=rHX- kHOVER（喘振盘旋裕度kHOVER 设置为5） 喘振盘旋斜率kHOVRR 设置为3 (%/secs) 喘振控制线rSUCLN 是希望的安全极限即防喘振线或防

17、喘振下移线。 当前操作点接近喘振线rSULIN 时： HOVER 控制点设定rSUCSP 与喘振控制线rSUCLN 低选后作为新的操作点设定点。,喘振调节功能块（Surge_Control_02）,输入： kGNMAR 自适应增益裕度，（放大范围）设置为10 (%)。 KSUGN 喘振PID 增益（初值3）可以在HMI 上位机修改放大倍数。 KSUINT 喘振PID 积分（初值30）、秒。 kSUDER 喘振PID 微分时间，设置为0 (seconds)。 kSURMP PID 关斜率，设置为 (%/sec)。 RSUCSP 喘振PID 控制设定点 (Module 5)。 rHX 能量 。 r

18、MAR 当前操作裕度 (Module 2)。 RMARTL 总安全裕度 (Module 3) rSUCON 喘振PID 控制输出 (%),PID 控制参数,作用方式： 反作用 设置控制器慢关功能kSURMP PID 慢关斜率设置为4 (%/sec) 放大倍数kSUGN 设置初值默认3，可以在HMI 画面上修改“放大倍数” 积分时间kSUINT (秒) 设置初值默认30，可以在HMI 画面上修改“积分时间” 微分时间设置为0 (seconds) kSUDER=0 PID 慢关斜率设置为4 (%/sec) kSURMP=4 如果（rHX）超过控制线kGNMAR 操作裕度、那么比例功能加倍，并且1/

19、4 积分时间。 如果工作点在比例交叉线左面就激活（Module），微分极限就被使用。,功能块7,系统中有一个独立的比例项，它可强制防喘振阀打开，其作用与常规PI 调节器之间相互独立。当操作点工作在喘振控制线rSUCLN 的左侧时，比例项在喘振控制线左侧的rMAR 某一设定区域内开始打开防喘振阀，当操作点到达喘振线时完全打开防喘振阀。 比例阀范围 PROMX = rPROTM3A*(rMARTL3A* kPROEN- MAR3A)/( MARTL3A* kPROEN) 最大比例极限kPROMX=100， 比例阀范围rPROTM 在0%100%之间，0%时全关，100%时全开。 比例功能的安全裕量

20、系数为kPROEN=0.7， 总安全裕度rMARTL，当前裕度rMAR,功能块8,fSUENB 防喘振阀激活标记TRUE kSTRMP 启动关斜坡（慢关）3.0% kSUPMX 启动最大极限 100% rSTUP 启动强制阀信号 如果喘振激活标志fSUENB=1，在kSTRMP=3%比率，斜坡rSTUP 到0%。 如果喘振激活标志fSUENB=0，rSTUP = kSUPMX =100%防喘振控制不起作用。,功能块9,输入： rSUCLN 喘振控制线1 (Module 6)。 RPROTM 比例阀范围 (Module 7)。 rSTUP 启动斜坡 (Module 8) rSUVLV 选择阀输出。 喘振阀输出 (rSUVLV)是喘振PID 控制输出 (rSUCON)、比例裕度 (rPROTM)、启动斜坡 (rSTUP) 的高选。,功能块10,输入： gSPBEN 压缩机速度偏移激活（TRUE）。 kSPBDE 微分速度偏移2（RPM/%）。 kSPBMX 速度最大量偏移100 kSPBRR 速度给定斜率2（rpm/sec）) kSPBFL 速度偏置补偿0.5 rSUVLV 从（Module 9）选定的喘振输出。 输出： rSPB 速度偏置输出到速度参考置。 rSPBF = EXPFLT (rSUVLV, kSPBF). rSPBFL = rSPBF 从持续扫描。 微分开方： r