PLC在离心式压缩机防喘振控制系统中的运用探析
时间：2021-02-05 08:02:20 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：PLC在离心式压缩机中使用，可以明显消除喘振造成的影响，提高压缩机设备运行的稳定性。该技术的应用，使离心式压缩机的维护更加简便，并能达到更好的经济效益。该文探讨了何为离心式压缩机喘振，分析了消除设备喘振方法，研究了GE Fanuc 90-30 PLC在离心式压缩机中的运用，以及GE Fanuc 90-30 PLC系统中的功能和优势。
关键词：PLC 离心式压缩机 防喘振控制系统
中图分类号：TP273；TH452 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（c）-0122-02
PLC在离心式压缩机中，属于先进的控制技术。由于离心式压缩机运行时，会产生喘振，造成机器运行不稳定。可以用FOXBORO盘前二次表来控制喘振，但维护方面比较繁琐，工作量大，而且常出现不明原因的停机故障问题。因此，FOXBORO盘前二次表消除喘振的效果不够好。PLC是消除设备喘振效果较好的控制技术，此研究主要进行分析PLC的应用及其效果。
1 何为离心式压缩机喘振
离心式压缩机设备中有叶轮的设计，叶轮可以通过高速率的旋转将气体输送至压缩腔中并压缩气体。如果气体流量过少，会造成滞留在设备管网的气体返流至压缩腔内。气体的快速灌入使压缩机口与管网间的压力差急剧增大，促使气体从压缩腔内排放出来。由此可见，在气体流量不足的情况下，气体会在压缩机内产生震荡，而这一过程是有规律性的，因而会产生规律性的振动，即是喘振。喘振会造成压缩机运行不稳定，因此必须要消除喘振的影响。一般会对压缩机出口进行处理，使其压力下降，缩短喘振。还可以调整压缩机入口的气体流量，尽量消除喘振[1]。
2 消除设备喘振方法
2.1 控制相对稳定的气体流量
由于气体流量的变化是造成喘振发生的重要原因。控制气体流量是消除设备喘振的有效途径。一般是对离心式压缩机进行流量限定。即设置好压缩机的气体流量定值，这个定值是最低的流量值。通常来说，定值的设置要在发生喘振流量阈值的7%～10%的范围内。在压缩机进行气体压缩的过程中，进气的流量要保持超过这个定值，避免发生喘振。但这一方法也有缺陷，就是运行速度恒定的设备才能发挥良好的消除喘振效果，如果运行速度是变化的，这一消除喘振的方法不适用。而且，如果设备是低负荷运行的，那么设置气体流量定值这一方法对消除喘振的效果也不理想，不适用。
2.2 将不同的气体流量转化为定值
由于喘振与压缩腔出口压力、叶轮旋转速率、气体压缩比等有关。因此，在使用变速运行的离心式压缩机时，喘振点会不断变化。那么如果要消除喘振，则应将不同设备状态下、不同的气体流量进行控制。可以使用随动系统来完成对气体流量的控制，将气体流量转化成为稳定的一个定值，保证设备稳定运行，避免进入喘振区。使用随动系统的方法操作简单、安全，是广泛使用的方法[2]。
3 GE Fanuc 90-30 PLC在离心式压缩机中的运用
3.1 GE Fanuc 90-30 PLC控制系统
GE Fanuc 90-30 PLC控制系统中，包含了双机热设备、CPU、电源、通讯线路及模块。该控制系统中的控制装置与GBC网络连接，形成热备功能的网络控制架构，并服务于整个系统。该设备中主要由两层相互连接、通讯的机架连接，以端子排来作为连接的最基础部分，形成数据采集系统。这一系统的作用主要是对设备运行进行数据采集和记录、控制。GP-470屏幕与其他部件连接，形成上位机监控的主要硬件条件。这一部分使用的操作系统是微软公司的Windows NT 4.0。GP-470屏幕在操作系统及控制装置、数据采集装置的配合下，可以输出各种组态画面。而相关工作人员可以通过屏幕输出的信息了解机组情况，并进行相应的控制操作和监控。
3.2 GE Fanuc 90-30 PLC系统的优化
由于在机组的运行中，需要快速了解机组的情况。这就需要GE Fanuc 90-30 PLC控制系统能够进行快速计算，实现PID算法，输出信息。因此，在GE Fanuc 90-30 PLC控制系统系统中，装置有高性能的CPU 351。CPU 351模块可以迅速完成PID算法，并能够结合梯形图，实现对不同气体流量的转化和控制。在CPU 351 高性能的配合下，可以提高PLC系统消除喘振的效果。除此以外，在PLC中还增加了故障信号收集功能。在离心式压缩机发生停机故障的情况下，PLC可以及时获取停机原因，以便进行及时维修，恢复压缩机的运行。为能够提高操作的简便性，方便维护，通常会将PLC组件装在固定的防爆控制柜中，并放置在操作室内[3]。
4 GE Fanuc 90-30 PLC系统的功能和优势
GE Fanuc 90-30 PLC是一个性能稳定、价格适当、性价比高的控制系统。该系统具备了双机热备功能，正常运行时可以实现主机、电源等组件冗余。而PLC的主机和从机的切换具有高度自由性，且不受干扰。数据采集部分可以以10mb/s的速率传输数据。在通讯方面，PLC支持的通信协议并非是单一的，而是多样化的。因此，PLC系统在通讯方面具有开放性的特点，能够实现其他的PLC系统以及DCS系统进行无障碍通讯[4]。
PLC控制系统还具备了自动故障诊断功能、容错功能。该系统使用的CPU351能够高速完成PID算法，实时刷新、输出信息。PLC中设置的LogicMaster绘图软件是一个逻辑性强的软件。该软件能够进行梯形图的绘制，为PLC控制喘振提供数据。由于该软件中增加了收集故障信息功能，能够为离心式压缩机的故障诊断和维修提供参考。PLC系统的GP-470屏幕可以输出信息，工作人员可以通过屏幕对离心式压缩机机组进行监控、操作。
5 结语
离心式压缩机本身的叶轮、压缩腔等的设计特点使其存在喘振的现象。喘振可造成离心式压缩机机组运行不稳定，压缩气体效果不佳。防喘振是维护离心式压缩机工作中的重要内容。GE Fanuc 90-30 PLC控制系统自从运用到离心式压缩机中以来，发挥了良好的防喘振效果。在操作方面极为简便，提高了離心式压缩机的性能。该控制系统运行过程中，运行性能稳定，离心式压缩机机组极少再出现喘振现象，有效提高了经济效益。
参考文献
[1]陈浩然，陈奎，赵冬，等.离心式压缩机防喘振方法的应用现状[J].重庆理工大学学报：自然科学版，2015，29（3）：42-47.
[2]宋海成.离心式压缩机的防喘振控制[J].自动化技术与应用，2015，24（12）：9-14.
[3]邢明磊，王志鑫，史吉隆，等.离心压缩机防喘振智能控制系统初探[J].化工中间体，2015，34（12）：2-3.
[4]宋锋，田文海，龙飞，等.PLC在离心式压缩机防喘振控制系统中的运用[J].电子技术与软件工程，2016（3）：151.
