一种压缩机组智能增减控制方法技术

本发明专利技术提供了一种压缩机组智能增减控制方法，包括如下步骤：通过压缩机控制系统判断压缩机启动或停止时间，若启停机时间大于30分钟，系统自动调节平稳，并进入步骤S2，若小于等于30分钟，系统跳出机组运行数量计算模型；获取实时工况参数，依次建立压缩机组的运行数量计算模型、运行负荷增减机组计算模型和喘振裕度计算模型；根据计算结果，延时180秒，触发增启或减停机组命令；增启、减停压缩机组时，根据优先级比选结果，自动触发对应机组的启停机命令。本发明专利技术中的压缩机组智能增减控制方法根据压缩机组运行数量计算模型给出实时工况下最优压缩机应启动数量，有效提升机组综合运行效率，降低生产能耗，节约运行成本。节约运行成本。节约运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩机组智能增减控制方法


[0001]本专利技术属于天然气管道压缩机组自动控制
，应用在具有多台压缩机组联合运行的压气站，具体为一种压缩机组智能增减控制方法。

技术介绍

[0002]长距离输送天然气管道压气站场一般设置有多台压缩机组，用于对管道天然气进行增压，而压缩机组的运行数量是根据目标控制参数(例如：该压气站进、出口压力需求)，并结合当前管网的运行工况进行确定的。
[0003]目前，压缩机组的控制方式分为手动模式和自动模式两种情况：手动模式为：由操作人员根据当前实时工况，手动下发转速控制命令，人为调节转速；自动模式为：通过设定压缩机组进、出口压力目标控制参数，压缩机组自动调节转速。
[0004]无论手动模式还是自动模式，随着工况的动态变化，当机组转速接近其上限或下限，但仍未达到目标控制需求时，此时由操作人员判断是否需要增减机组以及增减哪一台机组，并远程下发启、停机命令，并增启或减停一台压缩机，以此确保压缩机组的运行数量能够满足工况需求。
[0005]然而，目前的这种控制方式，仍存在如下方面问题：
[0006](1)压缩机组运行台数的控制需要专人值守，实时监视，依靠人为经验判断，并人工手动操作，人力成本高，且工作效率低下。
[0007](2)压缩机组的数量控制不够精确，造成能耗增加、能源浪费，进而效益相应减少；同时，压缩机组工作时间的增加，不仅寿命缩短，而且维护成本增加。

技术实现思路

[0008]为旨在至少在一定程度上解决精确计算压缩机组运行数量、并智能选择压缩机运行组合方式、提升机组综合运行效率以及降低运行能耗的技术问题，本专利技术提出了一种压缩机组智能增减控制方法。
[0009]为达上述目的，本专利技术提供了一种压缩机组智能增减控制方法，应用在具有多台压缩机组联合运行的天然气管道压气站，包括如下步骤：
[0010]S1：通过压缩机控制系统判断压缩机启动或停止时间，若启停机时间大于30分钟，系统自动调节平稳，并进入步骤S2，若启停机时间小于等于30分钟，系统跳出机组运行数量计算模型；
[0011]S2：获取天然气管道压气站与压缩机组运行相关的实时工况参数，依次建立压缩机组的运行数量计算模型、运行负荷增减机组计算模型和喘振裕度计算模型；
[0012]S3：根据运行数量计算模型、运行负荷增减机组计算模型和喘振裕度计算模型的计算结果，延时180秒，触发增启或减停机组命令；
[0013]S4：当需要增启、减停压缩机组时，根据优先级比选结果，自动触发对应机组的启停机命令。
[0014]优选的，在步骤S2中，所述建立压缩机组的运行数量计算模型具体为：根据压缩机对管道内天然气做功的计算模型，建立最少可启动机组的数量计算模型N，所述压缩机运行数量计算模型N的表达式如下：
[0015][0016]其中，N代表理论计算得出的压缩机运行数量，n代表实际压缩机运行数量，P
i
代表各压缩机对管道内天然气所做的功，P
e
代表各台压缩机额定功率，η代表综合效率修正系数，一般取常数0.7～0.75。
[0017]优选的，所述根据压缩机对管道内天然气做功的计算模型的具体表达式为：
[0018]P＝qH
a
[0019]其中，P代表压缩机组对管道内天然气所做的功，H
a
为绝热压头，q为天然气质量流量；
[0020]所述天然气质量流量q的计算表达式如下：
[0021]q＝d
r
dQ
b
[0022]其中，d
r
代表天然气相对密度，d代表空气密度(单位：kg/m3)，近似取常数1.205kg/m3，Q
b
代表压缩机进口的标况体积流量，可由压缩机进口流量计测量给出；
[0023]所述绝热压头H
a
的计算表达式如下：
[0024][0025]其中，P
s
、P
d
、T
s
分别代表压缩机天然气进口压力、出口压力、进口温度，M
w
代表天然气摩尔质量，R代表普适气体常数，R＝8.3145J/(mol
·
K)，Z
s
代表压缩机进口条件天然气压缩系数，γ代表天然气绝热指数；
[0026]所述天然气绝热指数γ的计算表达式如下：
[0027][0028][0029]其中，m代表天然气多变指数，P
s
、P
d
、T
s
、T
d
分别代表压缩机天然气进口压力、出口压力、进口温度、出口温度，Z
s
、Z
d
分别代表压缩机进口、出口天然气压缩系数；
[0030]所述压缩机进口、出口天然气压缩系数Z
s
、Z
d
的计算表达式分别如下：
[0031][0032][0033]其中，P
pc
、T
pc
分别代表临界压力和临界温度，P
pc
、T
pc
计算公式分别通过如下公式求出：
[0034][0035]优选的，所述触发增启或减停机组命令具体包括：
[0036]若N＜n
‑
1，延时180秒，触发减停机组命令；
[0037]若N＞n，延时180秒，触发增启机组命令；
[0038]若n
‑
1＜N＜n，说明压缩机组运行数量满足工况要求，无需增启和减停机组。
[0039]优选的，所述运行负荷增减机组计算模型通过负荷占用比Load表达，所述负荷占用比Load通过如下表达式求得：
[0040][0041]其中，Load代表负荷占用比，R代表平均负荷，R
max
代表最大负荷，R
min
代表最小负荷；
[0042]所述平均负荷R的计算通过如下表达式求得：
[0043][0044]其中，n代表实际压缩机运行数量。
[0045]优选的，所述触发增启或减停机组命令具体还包括：
[0046]若Load＞95％，延时180秒，触发增启机组命令；
[0047]若Load＜5％，延时180秒，触发减停机组命令。
[0048]优选的，所述喘振裕度计算模型具体通过机组平均裕度M表达，所述机组平均裕度M通过如下表达式求得：
[0049][0050]其中，M代表机组平均裕度，n代表实际压缩机运行数量，M
i
代表各压缩机喘振裕度。
[0051]优选的，所述触发增启或减停机组命令具体还包括：
[0052]若M＜5％，延时180秒，触发减停机组命令。
[0053]优选的，所述当需要增启、减停压缩机组时，根据优先级比选结果，自动触发对应机组的启停机命令，具体包括：
[0054](1)采用数字表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩机组智能增减控制方法，应用在具有多台压缩机组联合运行的天然气管道压气站，其特征在于，包括如下步骤：S1：通过压缩机控制系统判断压缩机启动或停止时间，若启停机时间大于30分钟，系统自动调节平稳，并进入步骤S2，若启停机时间小于等于30分钟，系统跳出机组运行数量计算模型；S2：获取天然气管道压气站与压缩机组运行相关的实时工况参数，依次建立压缩机组的运行数量计算模型、运行负荷增减机组计算模型和喘振裕度计算模型；S3：根据运行数量计算模型、运行负荷增减机组计算模型和喘振裕度计算模型的计算结果，延时180秒，触发增启或减停机组命令；S4：当需要增启、减停压缩机组时，根据优先级比选结果，自动触发对应机组的启停机命令。2.如权利要求1所述的压缩机组智能增减控制方法，其特征在于，在步骤S2中，所述建立压缩机组的运行数量计算模型具体为：根据压缩机对管道内天然气做功的计算模型，建立最少可启动机组的数量计算模型N，所述压缩机运行数量计算模型N的表达式如下：其中，N代表理论计算得出的压缩机运行数量，n代表实际压缩机运行数量，P
i
代表各压缩机对管道内天然气所做的功，P
e
代表各台压缩机额定功率，η代表综合效率修正系数，一般取常数0.7～0.75。3.如权利要求2所述的压缩机组智能增减控制方法，其特征在于，所述根据压缩机对管道内天然气做功的计算模型的具体表达式为：P＝qH
a
其中，P代表压缩机组对管道内天然气所做的功，H
a
为绝热压头，q为天然气质量流量；所述天然气质量流量q的计算表达式如下：q＝d
r
dQ
b
其中，d
r
代表天然气相对密度，d代表空气密度(单位：kg/m3)，Q
b
代表压缩机进口的标况体积流量，可由压缩机进口流量计测量给出；所述绝热压头H
a
的计算表达式如下：其中，P
s
、P
d
、T
s
分别代表压缩机天然气进口压力、出口压力、进口温度，M
w
代表天然气摩尔质量，R代表普适气体常数，R＝8.3145J/(mol
·
K)，Z
s
代表压缩机进口条件天然气压缩系数，γ代表天然气绝热指数；所述天然气绝热指数γ的计算表达式如下：
其中，m代表天然气多变指数，P
s
、P
d
、T
s
、T
d
分别代表压缩机天然气进口压力、出口压力、进口温度、出口温度，Z
s
、Z
d
分别代表压缩机进口、出口天然气压缩系数；所述压缩机进口、出口天然气压缩系数Z
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹永乐，王多才，李洪烈，常大伟，李佳鹏，王磊，任永磊，彭太翀，马铁量，姚红亮，王浩，郝星，李凯，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司，
类型：发明
国别省市：