[发明专利]一种并列运行透平压缩机控制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种并列运行透平压缩机控制方法及控制系统，包括负荷平衡控制、性能控制、防喘振控制；计算喘振控制偏差，根据压缩站内各机组的喘振控制偏差及平均喘振控制偏差实现机组自动负荷分配，采用性能控制与负荷平衡控制联合控制透平的转速及机组的主性能参数，消除性能控制与防喘振控制之间的耦合关系。本发明通过联合协调控制，优化并列运行压缩站机组负荷分配，更好地保护机组安全运行和最大化机组运行效率。

技术领域

本发明涉及并列运行透平压缩机控制，尤其涉及压缩站内多台并列运行透平压缩机之间自动负荷平衡分配及控制回路间的协调控制。

背景技术

在流程工业生产中，许多工艺需要几台机组并列运行，如LNG工厂，可能采用三台丙烯压缩机，两用一备，如果工艺所需流量大范围减少，则可停掉一台压缩机；在天然气管线输送线路上，要设一些增压站，每个压缩站通常由两台以上压缩机组并列运行。在流程工业中需要并列运行机组的场合，都是要求安全、稳定和高效运行的部位。

并列运行压缩站控制的主性能参数有：入口压力、出口压力和流量。并列运行涉及各机组的协调问题，不同机组之间调整相互影响，既要保证各机组协调运行满足主性能参数变化要求，又要保证各压缩机避免喘振发生，以及压缩机回流量最小，即保证安全、高效运行，这对于并列运行机组控制是个很大的挑战。

目前并列机组运行控制方式主要有：

(1)设置透平转速手动控制方式，使每台压缩机满负载运行，当压缩站负荷有变化后，通过打回流的方式，使机组安全运行，这种控制方法虽然能保证机组安全运行，但能源浪费很严重。

(2)设置性能控制器，根据主性能参数的变化，按比例分配流量给压缩站内各压缩机，如站内压缩机型号相同，则等流量分配，如机组容量不同，则根据各压缩机的特性按一定比例分配流量。由于几乎没有任何两台机组的特性相同，这种固定比例流量分配的控制方式也并不合适，比如为了维持出口压力恒定，有些机组在满负载运行，而有些机组进入喘振或打回流。

(3)设置基本负荷机组和调峰机组，控制基本负荷机组在最大效率点运行，当工艺负荷变化后，由调峰机组调节负荷，以满足压缩站主性能参数变化的需要，这种方法在实际工程中用的比较多，但安全性和机组能效方面也不是最佳。

(4)考虑每台机组运行在不同流量下，而保持每台机组运行点与喘振控制线保持相同的距离(等距运行)，这种控制策略可以保证并列机组总体最小的循环量，而且可使防喘振控制更加有效，因为一旦扰动发生，所有机组的防喘阀同时打开。

但是并列运行压缩站内各机组容易出现带载不均衡，控制回路间存在较强的耦合问题，尤其是性能控制和防喘振控制之间的相互影响，目前主要在手动控制方式下运行，自动化程度低，控制响应较差，能源浪费严重及安全保护不足。

因此，需要发明一种并列运行机组自动负荷分配方法，以及控制回路间的协调控制方法，在满足主工艺参数变化的要求下，使压缩站内各机组安全、高效、自动运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种并列运行透平压缩机控制方法及控制系统，以提高并列运行压缩机组的安全性和能效。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种并列运行透平压缩机控制系统，包括负荷平衡控制模块、性能控制模块、防喘振控制模块、解耦控制模块及解耦与负荷平衡选择投入模块；防喘振控制模块用于计算并列运行压缩站内机组的喘振控制偏差以及防喘振控制指令(ΔA′_out)，负荷平衡控制模块用于根据所述压缩站内机组的喘振控制偏差及所有机组的平均喘振控制偏差实现机组自动负荷分配，解耦控制模块用于消除性能控制与防喘振控制之间的耦合关系，并得到防喘振解耦控制输出及性能解耦控制输出，解耦与负荷平衡选择投入模块用于根据所述压缩站内机组的运行点对解耦控制模块以及负荷平衡控制模块的投入进行选择。