一种离心式空压站系统压力的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种离心式空压站系统压力的控制方法及控制系统，涉及离心式空压站输出系统压力控制以及空压站内各压缩机组负荷补偿控制，包括集中控制系统，集中控制系统与压缩机组现场PLC控制站双向连接，集中控制系统包括系统压力变化补偿模块、负荷补偿模块和功率极限控制模块，远程压力设定指令为Pds＝PS+PC+PL，将远程压力设定指令Pds输入现场PLC控制站作为设定点，根据空压站内各压缩机组功率预先设定的极限功率值，判断各压缩机是否超限，如果超限则通过现场PLC控制站控制每台压缩机组的入口导叶和排气阀，确保每台压缩机组输出合适的负荷。本发明专利技术解决了如何既能控制用户供气系统压力稳定，又使空压站内各压缩机组承担合理的负载，减少能源消耗的技术问题。

A Control Method of System Pressure in Centrifugal Air Compressor Station

【技术实现步骤摘要】
一种离心式空压站系统压力的控制方法
本专利技术涉及离心式空压站集中管理控制领域，尤其离心式空压站系统压力的控制方法及控制系统。
技术介绍
压缩空气作为工业生产中能源输送的四种流体介质(水、压缩空气、蒸汽和天然气)之一，因为其安全、洁净、易控等特点得到广泛应用，在工业生产中发挥着举足轻重的作用。目前大型工厂和工业园区都建立了空压站进行集中供气，每个空压站一般由几台甚至十几台以上空压机组成，所采用的空压机类型主要有螺杆式空压机和离心式空压机，其中离心式空压机以其效率高和容量大的特点，在空压站中越来越受到广泛应用。但是由于离心式空压机具有喘振等固有特性，对自动控制技术要求较高，尤其是对于用户对压缩空气量需求波动大的工况，既要保证用户供气压力稳定，又要使空压站内各压缩机承担合理的负载，减少能源消耗，对于这类离心式空压站控制是个重大的挑战。目前离心式空压站主要控制方式有：(1)每台离心式空压机自带机旁PLC控制柜，完成空压机的基本控制，一般是运行人员到现场设置空压机的出口压力值，以调节空压机的输出负荷，这种现场每台机组单独调节仍是目前比较普遍的控制方式。(2)在前一种方式的基础上，增加中央集控系统，可以实现对现场所有空压机的监视，远程启停现场各机组，远程设定目标压力等。以上控制方法仍然是单台空压机独立自动调节和远程或现场手动干预为主，对于同时运行的多台空压机，作用强的空压机会使作用弱的空压机先到喘振极限，造成不必要的放风浪费，在用户对压缩空气量需求波动大的工况下，单机独立调节和手动干预往往响应不及时，造成空压站对外系统压力波动较大。因此需要专利技术一种空压站系统压力控制方法，既能控制用户供气系统压力稳定，又使空压站内各压缩机承担合理的负载，减少能源消耗。
技术实现思路
为了既能控制用户供气系统压力稳定，又使空压站内各压缩机组承担合理的负载，减少能源消耗，本专利技术提出了一种离心式空压站系统压力的控制方法及控制系统。本专利技术采用如下技术方案：一种离心式空压站系统压力的控制方法，涉及离心式空压站输出系统压力控制以及空压站内各压缩机组负荷补偿控制，包括控制系统，所述控制系统包括集中控制系统，所述集中控制系统与压缩机组现场PLC控制站双向连接，所述集中控制系统包括系统压力变化补偿模块、负荷补偿模块和功率极限控制模块，所述压力变化补偿模块计算系统压力设定值PS与压力传感器检测的排气系统压力Pd的压力偏差变化率ecp，通过模糊控制器计算输出压力变化补偿值PC，所述负荷补偿模块计算压缩机运行点到喘振控制线的喘振距离D，以及喘振距离D与平均喘振距离Davg的喘振偏差值eD，模糊控制器根据喘振偏差值eD和喘振偏差值变化率ecD计算输出负荷补偿值PL，所述功率极限控制模块控制压力变化补偿值PC和负荷补偿值PL的输出，所述方法特征在于：所述系统压力设定值PS、压力变化补偿值PC、负荷补偿值PL求和得到远程压力设定指令Pds，所述远程压力设定指令Pds＝PS+PC+PL，将所述远程压力设定指令Pds输入现场PLC控制站作为设定点，根据空压站内各压缩机组功率预先设定的极限功率值，判断各压缩机是否超限，如果超限则通过现场PLC控制站控制每台压缩机组的入口导叶和排气阀，确保每台压缩机组输出合适的负荷。作为优选，所述计算压力变化补偿值PC的步骤如下：(1)由压力传感器检测的离心式空压站排气系统压力Pd与系统设定压力值PS做绝对差值计算得到压力偏差ep，通过微分器得到压力偏差变化率ecp；(2)对压力偏差变化率ecp进行模糊化处理，对压力偏差变化率ecp设定模糊子集为：[NB，NS，ZR，PS，PB]，对模糊算法的输出变量Up设定的模糊子集为：[NB，NS，ZR，PS，PB]，模糊规则为：If(ecpisNB)then(UpisNB)If(ecpisNS)then(UpisNS)If(ecpisZR)then(UpisZR)If(ecpisPS)then(UpisPS)If(ecpisPB)then(UpisPB)选定压力偏差变化率比例因子kecp和输出比例因子kup，通过模糊控制器运算，得到压力变化补偿指令PC。作为优选，所述计算负荷补偿值PL的步骤如下：(1)通过电流传感器检测驱动电机的实际运行电流Iop，通过压缩机的喘振曲线得到某一排气压力P’d下对应的喘振电流ISL，计算得到喘振距离D：(2)计算平均喘振距离Davg：Davg＝∑(D1、D2、…、Di)；(3)将各压缩机的喘振距离D与平均喘振距离Davg比较，得到相应的喘振偏差值eD，进一步计算得到喘振偏差值变化率ecD，对喘振偏差值eD和喘振偏差值变化率ecD进行模糊化处理，通过模糊控制器计算得到负荷补偿值PL。作为优选，当喘振距离D＞0时，压缩机运行在安全区域；当喘振距离D＜0时，压缩机运行在不稳定区域。作为优选，所述对喘振偏差值eD和喘振偏差值变化率ecD进行模糊化处理的步骤如下：(2)对喘振偏差值eD设定模糊子集为：[NB，NS，ZR，PS，PB]，喘振偏差值变化率ecD设定模糊子集为：[NB，NS，ZR，PS，PB]，对模糊算法的输出变量UL设定模糊子集为：[NB，NS，ZR，PS，PB]；(2)选定喘振偏差值比例因子kel、喘振偏差值变化率比例因子kecl和输出比例因子kul。作为优选，所述功率极限控制模块根据各压缩机组预先设定的功率极限值，判断各压缩机组负载是否超限，如果超限则限制压力变化补偿值PC和负荷补偿值PL的输出。一种通过上述方法实现离心式空压站系统压力控制的控制系统，包括控制系统和压缩机组，所述控制系统包括集中控制系统，所述压缩机组为复数个，所述压缩机组包括现场PLC控制站，所述现场PLC控制站与所述集中控制系统双向连接，所述集中控制系统包括系统压力变化补偿模块、负荷补偿模块和功率极限控制模块，所述系统压力变化补偿模块包括加法器、微分器和模糊控制器，所述负荷补偿模块包括除法器、平均器、加法器、微分器和模糊控制器，所述系统压力变化补偿模块、所述负荷补偿模块的输出端均与所述功率极限控制模块连接，所述功率极限控制模块的输出端与所述现场PLC控制站连接。作为优选，所述压缩机组还包括压缩机本体、驱动电机、电流传感器、排气支管、排气阀、止回阀和支管压力传感器，所述驱动电机输出端连接压缩机本体，所述电流传感器与所述驱动电机连接，所述压缩机本体吸气侧设置有入口导叶，所述排气支管与压缩机本体输出端连接，所述排气支管一侧依次设置有支管压力传感器、排气阀和止回阀，所述电流传感器、入口导叶、支管压力传感器与排气阀均与所述现场PLC控制站连接控制。作为优选，所述压缩机本体的排气支管共同连接一排气母管，所述排气母管设置有压力传感器，所述压力传感器与所述现场PLC控制站连接控制。本专利技术的有益效果是：(1)当系统压力偏差变化较大时，压力变化补偿模块计算系统压力设定值与反馈值的偏差变化率，通过模糊控制器计算输出压力变化补偿值，这个前馈压力变化补偿值增强了现场PLC控制站的系统压力自动调节效果，减小系统压力波动范围，维持系统压力稳定；(2)负荷补偿前馈作用均衡了空压站内各机组的负载，避免作用弱的空压机进入喘振放空状态，造成能源浪费；(3)当空压机功率达到预设的极限功率时，功率极限控制模块将限制压力变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心式空压站系统压力的控制方法，涉及离心式空压站输出系统压力控制以及空压站内各压缩机组负荷补偿控制，包括控制系统，所述控制系统包括集中控制系统，所述集中控制系统与压缩机组现场PLC控制站双向连接，所述集中控制系统包括系统压力变化补偿模块、负荷补偿模块和功率极限控制模块，所述压力变化补偿模块计算系统压力设定值PS与压力传感器检测的排气系统压力Pd的压力偏差变化率ecp，通过模糊控制器计算输出压力变化补偿值PC，所述负荷补偿模块计算压缩机运行点到喘振控制线的喘振距离D，以及喘振距离D与平均喘振距离Davg的喘振偏差值eD，模糊控制器根据喘振偏差值eD和喘振偏差值变化率ecD计算输出负荷补偿值PL，所述功率极限控制模块控制压力变化补偿值PC和负荷补偿值PL的输出，所述方法特征在于：所述系统压力设定值PS、压力变化补偿值PC、负荷补偿值PL求和得到远程压力设定指令Pds，所述远程压力设定指令为Pds＝PS+PC+PL，将所述远程压力设定指令Pds输入现场PLC控制站作为设定点，根据空压站内各压缩机组功率预先设定的极限功率值，判断各压缩机是否超限，如果超限则通过现场PLC控制站控制每台压缩机组的入口导叶和排气阀，确保每台压缩机组输出合适的负荷。...

【技术特征摘要】
1.一种离心式空压站系统压力的控制方法，涉及离心式空压站输出系统压力控制以及空压站内各压缩机组负荷补偿控制，包括控制系统，所述控制系统包括集中控制系统，所述集中控制系统与压缩机组现场PLC控制站双向连接，所述集中控制系统包括系统压力变化补偿模块、负荷补偿模块和功率极限控制模块，所述压力变化补偿模块计算系统压力设定值PS与压力传感器检测的排气系统压力Pd的压力偏差变化率ecp，通过模糊控制器计算输出压力变化补偿值PC，所述负荷补偿模块计算压缩机运行点到喘振控制线的喘振距离D，以及喘振距离D与平均喘振距离Davg的喘振偏差值eD，模糊控制器根据喘振偏差值eD和喘振偏差值变化率ecD计算输出负荷补偿值PL，所述功率极限控制模块控制压力变化补偿值PC和负荷补偿值PL的输出，所述方法特征在于：所述系统压力设定值PS、压力变化补偿值PC、负荷补偿值PL求和得到远程压力设定指令Pds，所述远程压力设定指令为Pds＝PS+PC+PL，将所述远程压力设定指令Pds输入现场PLC控制站作为设定点，根据空压站内各压缩机组功率预先设定的极限功率值，判断各压缩机是否超限，如果超限则通过现场PLC控制站控制每台压缩机组的入口导叶和排气阀，确保每台压缩机组输出合适的负荷。2.根据权利要求1所述的一种离心式空压站系统压力的控制方法，其特征是，所述计算压力变化补偿值PC的步骤如下：(1)由压力传感器检测的离心式空压站排气系统压力Pd与系统设定压力值PS做绝对差值计算得到压力偏差ep，通过微分器得到压力偏差变化率ecp；(2)对压力偏差变化率ecp进行模糊化处理，对压力偏差变化率ecp设定模糊子集为：[NB，NS，ZR，PS，PB]，对模糊算法的输出变量Up设定的模糊子集为：[NB，NS，ZR，PS，PB]，模糊规则为：If(ecpisNB)then(UpisNB)If(ecpisNS)then(UpisNS)If(ecpisZR)then(UpisZR)If(ecpisPS)then(UpisPS)If(ecpisPB)then(UpisPB)选定压力偏差变化率比例因子kecp和输出比例因子kup，通过模糊控制器运算，得到压力变化补偿指令PC。3.根据权利要求1所述的一种离心式空压站系统压力的控制方法，其特征是，所述计算负荷补偿值PL的步骤如下：(1)通过电流传感器检测驱动电机的实际运行电流Iop，通过压缩机的喘振曲线得到某一排气压力P’d下对应的喘振电流ISL，计算得到喘振距离D：计算平均喘振距离Davg：Davg＝∑(D1、D2、…、Di)；(3)将各压缩机的喘振距离D与平均喘振距离Davg比...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍献忠，纪云锋，屠昌锋，吴康东，方韬，黄国锋，
申请(专利权)人：杭州能源投资管理有限公司，杭州澎康自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33