PLC在离心式压缩机防喘振控制系统中的运用

摘 要 对于离心式压缩机来说中，喘振是其运行过程中遇到的主要运行问题，在设备运行过程中，压缩机会产生不同程度上的喘振，这种喘振不仅会影响离心式压缩机的运行状态，还会缩短设备的运行寿命。本文便以离心式压缩机喘振的产生为研究基点，分析对离心式压缩机进行防喘振控制的主要方法，并从系统结构、系统优化以及系统特点等三个方面，研究PLC在防喘振控制系统中的运用。

【关键词】PLC 离心式压缩机 防喘振控制

随着我国工业建设的不断发展，在工业领域中，离心式压缩机的运用也越来越广泛，但在设备的运行过程中，喘振已经成为影响设备正常运行的一个主要问题，设计一套科学完善的防喘振控制系统，已经成为相关领域面临的主要问题。在传统的防喘振控制系统中，通常运用FOXBORO盘前二次表，想要实现联锁逻辑，就必须要运用继电器，这种方式在维护方面非常麻烦，还会不时的出现意外停车现象，且无法判断停车原因。而PLC是当前非常先进的一种技术，将其运用在离心式压缩机的防喘振控制系统中，能够有效提升系统的防喘振效果。

1 离心式压缩机喘振的产生

离心式压缩机的工作原理是利用叶轮，将气体以高速旋转的方式带入到压缩腔内，从而实现对气体进行压缩的。在设备运行过程中，如果进入到叶轮当中的气体流量不足设备所设定的最小流量限时，设备管网中所残留的气体，便会倒流到压缩机的压缩腔中。如果这个时候，压缩机出口压力比管网压力大，设备便会将压缩腔中的气体排出。在这个过程中，气体会再开压缩机内部进行周期性的振荡，与之相连接的管道，也会在此基础上产生相应振动。在工程上，这种现象就是喘振。

对于离心式压缩机来说，喘振实际上属于这种设备的固有特性，如果设备发生喘振现象，需要运用一定的方法，将设备出口的压力降低，也可以将设备入口的流量增大，与此同时，尽可能的缩短喘振时间。为了减少因为用量波动而产生的喘振现象，确保离心式压缩机能够稳定运行，在设备中需要设置放空阀，如果出现喘振迹象，可以运用放空阀使设备保持正常运行。

2 防喘振控制的主要方法

离心式压缩机在进行防喘振控制过程中，通常运用以下两种主要方法：

2.1 定极限流量法

这种方法是先设定一个定值流量，在离心式压缩机运行过程中，将流量始终保持在这一定值流量以上，这样便能够避免设备在运行过程中，某一工作点进入到喘振区。这种方法一般情况下只适用于运行速度相对恒定的离心式压缩机，而且设备流量调节器中所设定的给定值，一定要大于喘振点流量的7%，小于10%。这种方法的应用优势在于控制相对简单，其缺点是如果设备处于变速运行或低负荷运行状态时，防喘振控制便会提早投入，使得整个系统的能耗增大。

2.2 变极限流量法

如果离心式压缩机的运行方式为变速运行，那么随着转速、出口压力以及压缩比等参数的变化，极限喘振流量也会发生不同程度的改变。该方法主要是运用随动系统，将不同情况下的压缩机喘振曲线自动转化成为给定值，让喘振调节器始终在稳定区，这种方式不仅安全，而且节约能源，是当前运用比较广泛的一种方法。

3 防喘振控制系统

3.1 系统结构

本文中的设计系统所运用的是GE Fanuc 90-30 PLC作为整个系统的数据采集与控制装置，能够在很大程度上提升系统的可靠性。在控制装置部分，系统运用的是双机热备，与GBC网络一起为整个系统进行服务。在数据采集部分，需要装置两层机架，两者在相互连接与通讯的过程中，主要依托于扩展电缆。在系统信号与PLC模块进行连接的过程中，主要以端子排为基础，从而实现对相关系统数据的采集与控制。上位机监控主要运用的是GP-470屏幕，Windows NT 4.0是其主要的操作系统，监控站能够为相关工作人员提供各种组态画面，也方便工作人员对系统进行实时的操作与监视。

3.2 系统优化

为了让PLC可以对PID算法实现快速执行，并在这个过程中及时将计算输出刷新出来，系统在设计过程中选用了CPU 351，在PLC高质量的变成软件下，能够为系统提供更加准确的梯形图。再运用变极限流量法，对防喘振的算法与联锁逻辑进行有效控制。这样能够在很大程度上对离心式压缩机的防喘振控制系统进行优化，对设备运行现场的操作与维护也更加方便。

3.3 系统特点

本文所运用的PLC系统具有性价比高、性能优良等特点，且能够实现双机热备，在系统中，主机、电源、通讯等装置都能够实现冗余，主从机之间，能够进行无干扰的自由切换，模块之间也可以进行在线切换，提升了整个系统的可靠性。另外，PLC与系统的上位机，可以运用10Mb/s的以太网来进行相关系统数据的采集与传输，从而能够在很大程度上保证数据传输过程中的高速与可靠。

该系统的通讯功能、容错功能以及自诊断功能都非常强大，而且能够实现对PID算法的快速计算与计算输出的实时刷新，更可以对系统所产生的历史数据进行处理。在对系统进行操作的过程中，系统配备的显示器中可以实时显示出系统的操作状态，以及流程图、调速、喘振控制、历史趋势、实时趋势、报警情况等一系列画面，方便操作人员对离心式压缩机进行有针对性的控制。

4 结论

综上所述，在离心式压缩机的防喘振系统中运用PLC系统，可以在很大程度上提升系统的运行可靠性，减少喘振现象的发生几率，确保整个机组的平稳运行，从而达到良好的运行效果，有利于提升设备使用企业的经济效益。

参考文献

[1]兰杰，肖朝晖，赵恩军等.PCS7控制系统在硝酸生产“四合一”压缩机组上的应用[J].泸天化科技，2010，03：168-174.

[2]李方涛，李书臣，苏成利等.离心式压缩机防喘振控制及故障诊断系统研究与应用[J].化工自动化及仪表，2011，05：589-592.

[3]徐惠敏，马晓明.基于模糊神经网络的压缩机防喘振控制系统研究[J].煤矿机械，2011，10：81-83.

[4]陈玉林，巴广军，王文南等.高速齿轮离心式压缩机防喘振系统的研究与改进[J].通用机械，2015，08：49-53.

作者简介

宋锋（1982-），男，黑龙江省佳木斯市人。硕士研究生学历，毕业于成都理工大学，获得大学本科学历。现为沈阳鼓风机集团自动控制系统工程有限公司中级工程师。主要研究方向为控制系统研发。

作者单位

沈阳鼓风机集团自动控制系统工程有限公司 辽宁省沈阳市 110142