仪表联锁一体化控制单元（ITCC）在压缩机防喘振控制上的应用

王德帅 杨明 孙麒丰

摘 要：在现代化工生产中，需要采用加压的方式来使得相关物料的物理状态进行改变，以便更好的储存和运送。在这一过程中，压缩机是非常核心的一项生产设备。喘振是压缩机常见的一种问题，压缩机一旦发生喘振，就会影响实际的生产流程，严重时还会引发生产安全事故。有鉴于此，本文对仪表联锁一体化控制单元（ITCC）在压缩机防喘振控制上的应用进行了探讨，旨在进一步保证化工生产的安全、顺利进行。

关键词：ITCC；压缩机；防喘振；控制系统

建立健全检测和保护系统可以及时了解压缩机运行情况，以便发现机组中的问题，然后进行处理，必要时可下达停车的命令，对设备进行保护。ITCC 属于综合控制的系统，可以完成上述的控制，并且与传统的控制系统相比，这种系统有着可靠性高、系统组态与功能强大等优势。

一、ITCC 系统的构成

PLC 控制系统，是一种可编程逻辑控制器，也是数字运算操作的电子系统，而ITCC 系统，就是以WOODWARD MicroNetTMR 为中央处理器的PLC 监控操作系统，其系统结构组成，其中HMI 表示人机接口显示单元、Protech203 表示超速联锁系统、DCS 表示现场总线系统、SIS 表示安全仪表系统、MCC表示低压电控系统、LCP 表示现场控制面板。

二、防喘振控制分析

ITCC 具有3 个防喘振控制回路，分别是闭环喘振控制线（SCL）控制、闭环速率控制、开环阶跃控制。同时喘振控制线控制，以及速率控制，是最初始的防喘振控制线，合理的控制可有效的避免喘振情况的发生。

离心压缩机在工作时，喘振是伴随的特有属性。压缩机负荷的大小直接影响排气量的大小，排气量的大小和震荡的幅度有直接的联系。这种排气震动等周期性的变化，就是我们说的压缩机喘振。若想避免发生压缩机喘振的情况，需要相关人员全面认识压缩机特性的曲线，在每一种转速下，其压缩比值均会有个高点，把全部转速下高点连为一条线，就可以获得喘振线。由于每一台压缩机特性曲线存在差异，不仅会因为转速和压缩比值受到影响，而且会因为分子量、吸入压力与温度等受到影响。加之，管网的特性和喘振有着相关性，这就需要针对压缩机实际情况制定防喘振的措施，对喘振情况进行控制。

三、在压缩机中应用ITCC 系统防喘振控制系统的情况

（1）DCS 流量的控制

可以在第1、2 段出口设置一个测量装置，即FT103A/B，主要用来测量防喘振的控制流量；第3、4段出口设置FT121A/B 装置，同样用来测量防喘振的控制流量，将FT121A/B 与FT103A/B 流量测量的变送器置于ITCC 与DCS 的系统中，于DCS 系统中设置了防喘振的控制器，经PID 的运算以后，将MV 数值输到ITCC 的系统中。同时DCS 操作人员能对防喘振的控制阀进行调节，置于选取ITCC 的控制系统或是DCS 的控制系统，主要由ITCC 选择开关来决定。此外，于ITCC 中进行防喘振的控制，主要是采取流量变送器的测量流量值，在控制器中实施压力与温度补偿，再对实际流量数值进行计算，并与防喘振的控制线流量进行对比，明确要不要将防喘振的控制阀打开。

（2）确定防喘振的控制线（SCL）

在计算压缩机的喘振点入口流量时，使用多变压头和平方比值，在一些特殊情况下，会因为流量测量准确性的问题不能验证喘振线，所以在喘振点测量时，最好方式就是现场测量。将防喘振的控制裕量调整为喘振发生时的流量5%-15%，同时在ITCC 的控制器中把上述裕量设置成防喘振的控制线/SCL。

防喘振的控制点等于（QS+Margin）2/HP。在公式中Margin 代表防喘振的控制裕量值，需要在各种转速情况计算出防喘振的控制点数值，根据阀门大小与控制系统的状况，把防喘振的控制阀响应时间设置成2-5 秒，而对10%甚至于更少安全的裕量，需要按照移动的速率确定响应时间。

四、在压缩机中运用ITCC 系统防喘振控制系统的方法

（1）防喘振的操作

在压缩机运行的过程中，需要按照实际数据对多变压头进行计算，对工况点进行确定，计算工况点和喘振线/SL、防喘振的控制线/SCL 间的距离。

若系统处于稳定值，要手动复位以后才可以将防喘振阀门关小，在关小时，不可以出现扰动波动情况。防喘振的系统为避免防喘振阀门输出发生变化，需要伴随信号情况不断的开关，这在很大程度上会缩短阀门寿命。如果输出信号在2%以内，阀门就不会有动作，仅有输出的偏差超过2%，阀门才会有动作。

（2）防喘振的控制功能

通常情况下，压缩机防喘振的控制主要是当压缩机速度到达额定的转速时，通过操作工来投用。操作方式主要包含三种，即自动、手动与手动后备，其中，手动方式可以控制防喘振的控制全部功能，能够对防喘振阀进行直接控制；手动后备的方式则是在工作点与喘振控制线距离较远时投用，相关操作工可以对防喘振阀进行控制，如果压缩机的工作点与喘振控制线距离较近，那么防喘振的控制高选择线/HSS 就会发挥作用，将防喘振阀强制打开；自动控制方式属于ITCC 控制，经计算流量过程参数，可以对防喘振阀进行控制，这种模式比较严格，操作者不能关闭与开启防喘振的阀门。

总之，和模拟仪表的组成控制系统比起来，ITCC 防喘振的控制系统主要通过组态方式组成相应的控制回路，主要优势是修改变更比较方便与组建灵活。而模拟仪表的控制方案修改需要经过增减自控设备与变更接线等才可以完成。但是需要注意的是，虽然ITCC 的应用，有效的提高了压缩机防喘振控制系统的效率和可靠性，但是在使用和维护压机防喘振仪表时，还是要注意压缩机事项，实时的關注压机进口流量、压力，以及装置流量等参数的变化，根据实际的压缩机工况，采用合理防喘振控制模式，从而更好的使压缩机远离喘振区，避免事故的发生。

参考文献

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