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圖1  典型靜葉可調式軸流式鼓風機特性曲線

圖2  軸流風機控制流程簡圖

圖3  軸流壓縮機防喘振控制曲線圖

    圖3為一臺典型軸流壓縮機防喘振控制曲線圖，其中曲線①為喘振線，其上方為喘振區。這條曲線是每個機組本身固有的曲線，由機械制造廠給出。為了防止機組在喘振區運行，在喘振線以下人為設置一條與之平行的“防喘振線”，即曲線②。曲線①與曲線②之間的距離稱為安全裕度，一般控制在5%～10%之間。直線③為出口壓力限制線，出口壓力超過某一設定值，強制打開放空閥，其作用是保護再生器安全。曲線②的前半部分與直線③的后半部分（見圖3中長虛線部分），一起構成機組的放空線，即防喘振線。當機組工作點“*”因某種原因向上接近放空線時，防喘振控制器會自動打開放空閥至某一開度，使壓縮機工作點，不至進入喘振區或迅速離開喘振工況。放空線以下，放空閥關閉。

4  防喘振控制器的實施方案

    根據防喘振控制原理，控制器的實施主要是建立使工作點穩定運算模型。本方案采用以出口壓力P₂作為實際工況點，放空線是正比于流量F（經過入口溫度校正的喉部差壓ΔP₁）的計算函數，即。
采用單回路調節器的組態方案為：模擬輸入AI1接喉部差壓變送器，利用折線函數發生器把喉部差壓變換成所需的折線函數P₂’=f(ΔP₁)，近似于防喘振線。然后與AI2的出口壓力P2相比較偏差，進行PID調節。當P₂<P₂’，調節器輸出最大，放空閥全關。當P₂ >P₂’，調節器輸出減小，放空閥打開某一開度，不改變管網阻力，使P₂ <P₂’，達到消除喘振的目的。如圖4所示。

圖4  防喘振控制邏輯框圖

5  對防喘振控制回路的基本要求

?  采用P+I控制算法；
?  由于在正常工況下P₂ <P₂’，由于積分作用，調節器處于積分飽和狀態，為此必須設置抗積分飽和功能，以保證當P₂ >P₂’時，調節器輸出及時、靈敏；
?  P參數自適應能力：在工況點以很快的速度向喘振線移動，快速越過防喘振線時，單靠常規的PI作用可能無法滿足其控制要求，因此為調節器CTL17設置了變比例作用的自適應功能，加快防喘振閥開啟速度；
?  防手動誤操作功能：為某種需要，防喘振控制設置了手動輸出功能塊CTL18，必須特別指出在機組運行狀態下，只能用手動輸出，使放空閥比自動輸出開度更大。反之則可能造成喘振。為防止誤操作，設置手/自動輸出自選功能是必須的；
?  放空閥快開慢關功能：為了快速脫離喘振工況，要求放空閥能以最快的速度打開，但放空閥迅速打開后，喘振現象快速消失，調節器輸入的負偏差又會使放空閥立即關閉，這樣就會造成放空閥喘振性的開、閉動作。為避免這種情況出現，設置了由模塊n所完成的快開慢關功能，所用開關速率限制相差200倍；
?  放空閥自保電路：當機組或生產系統出現異常情況，需進入自保運行SW1會使調節器輸出從任何值躍變到0，放空閥快速全開；
?  防喘振線自動移動電路：壓縮機在長期的運行過程中，由于葉片的沖蝕和磨損，可能會使實際的喘振線下移，和原設置的防喘振線之間的安全間隙縮小，甚至越過喘振線，致使防喘振控制回路不能有效阻止壓縮機進入喘振工況。為此設置了防喘振線自動下移功能，每發生喘振一次防喘振線即自動下移ΔP，形成一條新的放空線，當消除了喘振線下移的原因后，按“復位”鈕，就可使放空線回到設置的初始位置。

6  結語

圖5  防喘振控制邏輯實際組態框圖

圖5是按上述要求采用日立ECU100可編程調節器設置的一套控制方案，多年使用效果良好，滿足了機組防喘振要求。