CCC機(jī)組控制系統(tǒng)在甲醇制冷壓縮機(jī)的應(yīng)用

摘 要：介紹了美國壓縮機(jī)控制公司（CCC）開發(fā)的離心式壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)的防喘振工作原理及其在甲醇制冷壓縮機(jī)上的應(yīng)用。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用大大提升了機(jī)組操作的自動(dòng)化程度和可靠度，同時(shí)降低了汽輪機(jī)的蒸汽消耗約16.6%，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：防喘振;節(jié)能;性能控制;CCC

1 項(xiàng)目背景

中煤陜西榆林能源化工有限公司煤制甲醇裝置于2014年建成投產(chǎn)，低溫甲醇洗工段的丙烯制冷壓縮機(jī)1142C101/201采用凝氣式汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的多級(jí)離心式壓縮機(jī)。機(jī)組主要參數(shù)下表1。

機(jī)組控制系統(tǒng)（CCS）集成了安全聯(lián)鎖、防喘振、調(diào)速等功能。由于種種原因，系統(tǒng)只有轉(zhuǎn)速控制回路能夠投入自動(dòng)，防喘振回路一直在手動(dòng)控制狀態(tài)。在出現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)整或氣化爐停爐等工況時(shí)，必須由操作員手動(dòng)操作，操作負(fù)荷大;特別是受限于手動(dòng)控制需要留有足夠的操作安全裕度特點(diǎn)，致使制冷壓縮機(jī)的防喘振回流閥門一直開度較大、無法關(guān)閉，長期維持40%以上的開度，造成壓縮機(jī)能耗居高不下。

2 原有系統(tǒng)問題分析

原機(jī)組控制系統(tǒng)是一套按安全儀表系統(tǒng)（SIS）標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的控制系統(tǒng)，可以很好地完成機(jī)組的聯(lián)鎖保護(hù)和一般的監(jiān)控和記錄;而由于壓縮機(jī)壓縮機(jī)理的特殊性，其防喘振控制和性能控制需要專業(yè)的控制算法完成，這是原始系統(tǒng)組態(tài)所欠缺的，也是機(jī)組控制出現(xiàn)問題的原因。原有系統(tǒng)的具體問題有：壓縮機(jī)性能控制無法投入自動(dòng)控制。壓縮機(jī)入口壓力手動(dòng)控制，且一直處于定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，分別使用三段防喘振回流閥閥手動(dòng)操作，控制丙烯壓縮機(jī)入口壓力。因?yàn)槭謩?dòng)操作使得機(jī)組能耗增加，并且機(jī)組入口壓力波動(dòng)大，致使酸性氣吸收效果較低，進(jìn)而影響后續(xù)工段運(yùn)行;當(dāng)生產(chǎn)運(yùn)行出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，存在機(jī)組入口壓力控制不住，導(dǎo)致壓縮機(jī)進(jìn)入液相丙烯，引發(fā)壓縮機(jī)喘振、機(jī)械損害、聯(lián)鎖停車等。

①壓縮機(jī)防喘振控制存在問題，控制系統(tǒng)指示曾多次發(fā)生喘振，但綜合壓縮機(jī)振動(dòng)等參數(shù)判斷實(shí)際并未發(fā)生喘振;②壓縮機(jī)各段回流流量計(jì)算不準(zhǔn)確。把補(bǔ)氣側(cè)流流量當(dāng)作二段、三段入口流量用于計(jì)算。當(dāng)制冷壓縮機(jī)為側(cè)流結(jié)構(gòu)時(shí)，除一段外各段的氣體應(yīng)為由前段氣體流量和補(bǔ)氣側(cè)流氣體流量之和組成，除一段外的各段流量須由上一段氣體流量加上補(bǔ)氣側(cè)流氣體流量計(jì)算;③防喘振參數(shù)和計(jì)算方法不夠先進(jìn)。目前系統(tǒng)中一段、二段防喘振計(jì)算，分別使用該段入口壓力以及三段出口壓力進(jìn)行防喘振保護(hù)是不準(zhǔn)確的。各段喘振防護(hù)應(yīng)使用該段壓力和流量參數(shù)才能正確更合理的完成喘振防護(hù)，達(dá)到壓縮機(jī)各段均實(shí)現(xiàn)防喘振保護(hù)目的;④壓縮機(jī)各段防喘振曲線仍未理論曲線，未經(jīng)實(shí)測(cè)。因機(jī)組在設(shè)計(jì)和制造階段存在誤差，使得機(jī)組真實(shí)喘振曲線和理論計(jì)算喘振曲線存在明顯誤差。所以理理論計(jì)算喘振曲線不能達(dá)到準(zhǔn)確和適度的喘振防護(hù)，此項(xiàng)誤差可通過實(shí)測(cè)喘振線來消除;⑤機(jī)組喘振回流閥未全關(guān)閉、能耗大。1142C101三返一喘振回流閥開度達(dá)44.9%;1142C201三返一喘振回流閥開度達(dá)35.9%;⑥控制算法有不合理，未采用解耦控制消除各段耦合情況，控制回路不能投入自動(dòng)。且手動(dòng)操作增加了勞動(dòng)負(fù)荷，在裝置波動(dòng)等異常工況時(shí)更容易引發(fā)壓縮機(jī)運(yùn)行波動(dòng)，容易觸發(fā)聯(lián)鎖停車;⑦計(jì)算提示壓縮機(jī)負(fù)荷和蒸汽耗量不大相符，單位千瓦蒸汽耗量大。綜合全廠蒸汽平衡判斷，蒸汽耗量數(shù)值比較可信，壓縮機(jī)流量數(shù)值存在較大誤差。

3 CCC機(jī)組控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

壓縮機(jī)控制公司（Compressor Controls Corporation，CCC）是專業(yè)的壓縮機(jī)控制系統(tǒng)提供商。CCC開發(fā)的壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)基于壓縮機(jī)的機(jī)械熱力學(xué)原理，已經(jīng)有上萬臺(tái)壓縮機(jī)的運(yùn)行業(yè)績，在制冷壓縮機(jī)上也多有成功應(yīng)用，都取得了成功。

CCC的控制技術(shù)以防喘振控制為核心，以服務(wù)過程生產(chǎn)為目的，能夠在保護(hù)壓縮機(jī)防止喘振的基礎(chǔ)上為過程生產(chǎn)提供高效、專業(yè)、智能的壓縮機(jī)控制控制系統(tǒng)。

在硬件上，控制系統(tǒng)以高速為特色，關(guān)鍵的機(jī)組控制回路，如防喘振控制、調(diào)速控制、抽汽控制等的回路響應(yīng)速率為20ms，保證可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)工況變化，提前反應(yīng)，防止壓縮機(jī)喘振。

控制系統(tǒng)硬件上為全冗余結(jié)構(gòu)，可以在線熱插拔更換故障部件。系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能，更換部件后無需下載。

CCC的控制算法一直為業(yè)界所稱道，是CCC控制技術(shù)的核心基石。

CCC的Prodigy控制系統(tǒng)是CCC最新的控制系統(tǒng)，集成了CCC使用多年的、成熟的控制算法，可以滿足制冷壓縮機(jī)等的控制需求。

3.1 壓縮機(jī)喘振和防喘振控制

透平式壓縮機(jī)的喘振是機(jī)組自身固有的特性。在一定壓比下，如果壓縮機(jī)流量過低，氣體會(huì)從壓縮機(jī)出口向入口逆向流動(dòng)，這就是喘振;待出口壓力降低到一定程度后壓縮機(jī)的氣流又恢復(fù)正向流動(dòng)。

當(dāng)發(fā)生喘振時(shí)，透平壓縮機(jī)將出現(xiàn)整個(gè)機(jī)組管網(wǎng)系統(tǒng)周期性氣體振蕩現(xiàn)象。它會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)部件的強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)和熱端超溫，機(jī)組性能惡化，氣體參數(shù)（壓力，流量）產(chǎn)生大幅度脈動(dòng)，并且會(huì)發(fā)出如同喘息病患者呼吸時(shí)的“呼哧，呼哧”的噪音，極大地加劇機(jī)組整個(gè)的整體振動(dòng)。喘振不但會(huì)中斷裝置生產(chǎn)，還會(huì)使機(jī)組的定子、轉(zhuǎn)子等元件經(jīng)受交變的動(dòng)應(yīng)力，失調(diào)的級(jí)間壓力引起強(qiáng)烈的振動(dòng)，使軸承和密封損壞;甚至?xí)霈F(xiàn)定子與轉(zhuǎn)子元件相碰，壓縮氣體泄露、引起火災(zāi)、爆炸等重大事故。機(jī)組嚴(yán)禁出現(xiàn)喘振工況下運(yùn)行。

機(jī)組及管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行工況點(diǎn)位于壓縮機(jī)性能曲線的左支時(shí)，為機(jī)組穩(wěn)定的工作區(qū)域。當(dāng)工況點(diǎn)在A時(shí)，如果突然降低機(jī)組的出口管道流量，系統(tǒng)曲線會(huì)從I位置轉(zhuǎn)移到Ⅱ位置。這時(shí)，機(jī)組的排氣流量Qj、壓力會(huì)下降。因?yàn)楣芫W(wǎng)中的容積很大，容器內(nèi)的壓力下降會(huì)產(chǎn)生滯后，所以大容積的管網(wǎng)內(nèi)壓力就會(huì)高于機(jī)組排氣壓力。機(jī)組流量會(huì)進(jìn)一步減少，促使壓力因流量的下降而進(jìn)一步減小，這種狀態(tài)會(huì)持續(xù)循環(huán)惡化。當(dāng)管網(wǎng)中容積足夠大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)管網(wǎng)內(nèi)的氣體向壓縮機(jī)倒流的現(xiàn)象，機(jī)組流量發(fā)生快速變化，由正值到零，再由零變?yōu)樨?fù)值。由于管道系統(tǒng)容積很大，在出現(xiàn)反向流的瞬間，管網(wǎng)中的壓力出現(xiàn)很小的變化，這樣，壓縮機(jī)的工作點(diǎn)就經(jīng)過B點(diǎn)跳至C點(diǎn)。此時(shí)管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)即向外部排出氣體，又會(huì)向機(jī)組內(nèi)部倒流回氣體。這樣，容器的壓力就要降低，沿圖1中的Ⅱ曲線運(yùn)動(dòng)，由A'點(diǎn)到F點(diǎn)，機(jī)組出口管道內(nèi)壓力也相應(yīng)下降，其工作點(diǎn)會(huì)從C點(diǎn)移動(dòng)向D點(diǎn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)D點(diǎn)后，以為系統(tǒng)中仍然存在著倒流，管網(wǎng)中的壓力仍繼續(xù)下降。但是，機(jī)組運(yùn)行的性能曲線到達(dá)了轉(zhuǎn)折點(diǎn)，壓力停止下降，于是壓縮機(jī)的出口壓力超過了管道容積內(nèi)的壓力，則停止倒流。這時(shí)，機(jī)組重新建立起正常的工作條件，而向管道內(nèi)送壓縮氣體。其工作點(diǎn)由D點(diǎn)跳至G點(diǎn)，機(jī)組的流量極大地增加，進(jìn)入管道內(nèi)的流量就大于管道內(nèi)排出的流量。于是，管網(wǎng)容器中的壓力和壓縮機(jī)的背壓又逐漸上升，壓縮機(jī)的工作點(diǎn)由G點(diǎn)向A點(diǎn)移動(dòng)。如此重復(fù)循環(huán)、周而復(fù)始，致使整個(gè)機(jī)組管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生喘振。

當(dāng)壓縮機(jī)管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生喘振時(shí)，管網(wǎng)中的容器相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)基本諧振器。因此，喘振循環(huán)中參數(shù)變化的頻率和幅度的大小，與管網(wǎng)的容量大小有很大的關(guān)系。

管網(wǎng)的容積愈大，喘振的頻率愈低，喘振的振幅愈大;管網(wǎng)的容積愈小，喘振的頻率愈高，喘振的振幅愈小。

在實(shí)際工業(yè)壓縮機(jī)上，一個(gè)喘振循環(huán)的周期在0.3S到3S之間。

從A點(diǎn)到C點(diǎn)的時(shí)間在20～50mS間。

3.2 防喘振控制的挑戰(zhàn)

看起來防喘振控制只是一個(gè)流量控制，但這只是一個(gè)靜態(tài)的表面現(xiàn)象?？紤]到不同氣體條件下壓縮機(jī)的喘振線的位置差異很大，防喘振控制需要協(xié)調(diào)考慮裝置連續(xù)生產(chǎn)等復(fù)雜情況，防喘振控制成為機(jī)組控制的核心難點(diǎn)之一。防喘振控制的挑戰(zhàn)在于：①防喘振控制方案制定不合理，需要確定一條適用于各種工況的防喘振控制用的喘振線，困難;②需要確定真實(shí)喘振線的位置，困難;③防喘振控制響應(yīng)要在保證機(jī)組不喘振的同時(shí)盡量降低對(duì)生產(chǎn)的沖擊;④防喘振閥門之間一般存在強(qiáng)耦合。

3.3 CCC防喘振控制的機(jī)理和方程

根據(jù)壓縮機(jī)的機(jī)械熱力學(xué)機(jī)理，壓縮機(jī)壓縮機(jī)氣體的結(jié)果是增加了氣體的內(nèi)能。氣體內(nèi)能的增加可以用多變壓頭表示。多變壓頭在壓縮機(jī)機(jī)械尺寸和轉(zhuǎn)速確定后具有唯一性，其方程為：

其中：Hp：多變壓頭;Zavg：壓縮因子的平均值;Ro：通用氣體常數(shù);Ts：入口氣體溫度;MW：分子量;Rc：壓縮比;σ：多變指數(shù)，;Rt：溫度比;

現(xiàn)場(chǎng)一般使用差壓流量元件測(cè)量壓縮機(jī)流量，流量和差壓具有如下關(guān)系：

其中：ΔPo，s壓縮機(jī)入口流量差壓;Zs：壓縮機(jī)入口壓縮因子;Ps：壓縮機(jī)入口壓力;

前述兩個(gè)方程進(jìn)行比值計(jì)算，得出新的方程：

在新的方程中，無法直接測(cè)量的氣體參數(shù)，如壓縮因子，分子量等，都已經(jīng)被抵消掉。防喘振控制所使用的參數(shù)都是易于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的參數(shù)如流量差壓、壓力、溫度等。

3.4 在線實(shí)測(cè)喘振曲線

壓縮機(jī)制造商提供一組機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)理論計(jì)算的喘振線。由于壓縮機(jī)制造商或設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)會(huì)考慮余量，往往會(huì)給出比較保守的理論壓縮機(jī)喘振線，因?yàn)閴嚎s機(jī)出廠前驗(yàn)收，無法進(jìn)行真實(shí)工藝氣配比的工況下測(cè)試及安裝等原因，無法得出實(shí)際喘振線。而CCC通過在壓縮機(jī)開機(jī)過程中，在多個(gè)轉(zhuǎn)速下對(duì)實(shí)際喘振測(cè)量，繪制準(zhǔn)確壓縮機(jī)的喘振線。通過壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況能夠與工藝狀況更好的匹配，真實(shí)的測(cè)量出壓縮機(jī)的運(yùn)行工況。

根據(jù)多次實(shí)測(cè)喘振線經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際喘振線在壓縮機(jī)的在理論喘振線的右下位置的情況也很多，就會(huì)發(fā)生運(yùn)行點(diǎn)未到達(dá)理論喘振線而更早喘振，此時(shí)，防喘振控制是失效的，也存在較大運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。這也是部分防喘振控制無法投入自動(dòng)控制，防喘振閥門長期保持相當(dāng)開度的原因之一。所以實(shí)測(cè)壓縮機(jī)喘振線是壓縮機(jī)防喘振控制非常必要的一環(huán)。

根據(jù)過去經(jīng)驗(yàn)，CCC的防喘振控制器指示靈敏，反應(yīng)更迅速，喘振試驗(yàn)時(shí)喘振深度較主機(jī)廠做的喘振試驗(yàn)淺，不會(huì)對(duì)機(jī)組造成機(jī)械上的損害。

4 丙烯制冷壓縮機(jī)1142C101/201控制系統(tǒng)改造

本次改造的目的有二，首先是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的機(jī)組入口壓力控制，為低溫甲醇洗提供穩(wěn)定的冷源，其次是盡量關(guān)閉防喘振閥門，降低機(jī)組蒸汽消耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

改造使用一套CCC的Prodigy控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)1142C101/201的防喘振控制、調(diào)速控制、性能控制和入口罐液位控制。原有控制系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)控制功能取消，其他功能如聯(lián)鎖等不變。

①將現(xiàn)有控制系統(tǒng)中的壓縮各段防喘振控制、入口壓力控制和透平轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)入CCC控制系統(tǒng);②重新計(jì)算并設(shè)定各段防喘振控制線;③現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)壓縮機(jī)機(jī)各段喘振曲線，設(shè)定各控制回路的解耦協(xié)調(diào)控制，POC控制和RT控制，從而實(shí)施安全、高效的防喘振及性能控制;④需要將參與壓力控制、轉(zhuǎn)速控制及防喘振控制所需要的入口流量、入口壓力、入口溫度、出口壓力、出口溫度等信號(hào)經(jīng)一入兩出分配器分出接入CCC控制系統(tǒng)，輸出由CCC控制器接到防喘振閥和導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu);⑤增加一臺(tái)CCC控制機(jī)柜并增設(shè)兩臺(tái)CCC操作站（其中一臺(tái)兼工程師站）。

4.1 丙烯制冷壓縮機(jī)的控制方案

在充分總結(jié)了丙烯壓縮機(jī)的運(yùn)行情況后，制定的機(jī)組控制方案如下：①在機(jī)組啟動(dòng)前，使用一段入口液位控制建立一段入口罐液位;②在壓縮機(jī)啟動(dòng)前，防喘振閥門在全開位置;透平調(diào)速閥門在全開位置;③根據(jù)機(jī)組制造商要求，透平由現(xiàn)場(chǎng)控制暖機(jī)、沖轉(zhuǎn)跨越臨界，到達(dá)最小工作轉(zhuǎn)速后，交由轉(zhuǎn)速器控制器控制轉(zhuǎn)速;④在透平轉(zhuǎn)速達(dá)到工作轉(zhuǎn)速區(qū)域時(shí)，防喘振控制器投入運(yùn)行，自動(dòng)關(guān)小防喘振閥門;⑤在透平轉(zhuǎn)速達(dá)到工作轉(zhuǎn)速區(qū)域時(shí)，入口壓力控制器投用，開始自動(dòng)控制入口壓力;⑥在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，各段防喘振控制器投入自動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，通過喘振控制線（SCL）與運(yùn)行點(diǎn)的偏差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)。在正常工況下，壓縮機(jī)入口壓力通過轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)，當(dāng)入口壓力偏高時(shí)提高轉(zhuǎn)速，當(dāng)壓力偏低時(shí)降低轉(zhuǎn)速;當(dāng)入口壓力偏低較多時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)能力不足時(shí)，自動(dòng)投用POC控制適度開大防喘振閥門應(yīng)對(duì)。

4.2 喘振線的實(shí)際測(cè)試

為了實(shí)現(xiàn)安全地壓縮機(jī)防喘振控制，在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下盡量節(jié)約蒸汽消耗，需要對(duì)壓縮機(jī)的喘振線進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。

喘振測(cè)試在壓縮機(jī)開工初期進(jìn)行。為不影響裝置正常生產(chǎn)，喘振測(cè)試安排在低溫甲醇洗系統(tǒng)降溫過程中進(jìn)行。根據(jù)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行情況，喘振測(cè)試的轉(zhuǎn)速設(shè)定在5500rpm和5800rpm。

在系統(tǒng)內(nèi)基本排凈不凝氣，機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)運(yùn)行平穩(wěn)無明顯異常，轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后開始喘振測(cè)試。

喘振測(cè)試時(shí)各段防喘振閥門在手動(dòng)控制模式，使用控制系統(tǒng)和喘振測(cè)試專用的記錄儀捕捉壓縮機(jī)防喘振相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)的變化情況。首先手動(dòng)小幅度逐漸關(guān)閉一段防喘振閥門，壓縮機(jī)工作點(diǎn)會(huì)逐漸向左移動(dòng);如出現(xiàn)工作點(diǎn)移動(dòng)速度加速，控制系統(tǒng)可以立即增加防喘振閥門的開度，防止壓縮機(jī)進(jìn)入喘振工況。在完成一段喘振測(cè)試后，依次進(jìn)行二段和三段的喘振測(cè)試。

在喘振測(cè)試的過程中，在現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)各設(shè)置一名專職的監(jiān)視人員。如出現(xiàn)異常情況，可以視情況立即做出調(diào)整、停止喘振測(cè)試或安全停機(jī)等操作，保證機(jī)組安全。在實(shí)際喘振測(cè)試時(shí)，由于壓縮機(jī)沒有進(jìn)入喘振工況，機(jī)組位移和振動(dòng)僅有小幅上升（約3um），現(xiàn)場(chǎng)未觀察到和聽到明顯異常。

圖3為壓縮機(jī)二段在5800rpm喘振測(cè)試時(shí)出現(xiàn)工作點(diǎn)加速向左移動(dòng)時(shí)的記錄。在圖上的對(duì)應(yīng)參數(shù)變化是dev（下數(shù)第三根曲線）快速下降，防喘振閥門（下數(shù)第二根曲線）快速適度打開，dev回到正常數(shù)值。

經(jīng)過喘振測(cè)試后，最終形成的喘振線見下圖。圖中紅色的線是喘振線，綠色的線是控制線，藍(lán)色的線是壓縮機(jī)理論預(yù)測(cè)的性能曲線?？梢钥闯龈鞫蔚拇窬€都發(fā)生了大幅向左的移動(dòng)，這大大增加壓縮機(jī)的操作空間和操作彈性，也為壓縮機(jī)的節(jié)能運(yùn)行打下了基礎(chǔ)。

5 改造后的實(shí)際應(yīng)用效果

CCC控制系統(tǒng)投用后，實(shí)現(xiàn)了防喘振回路的全自動(dòng)控制，大幅降低了防喘振閥門的開度，也大幅降低了蒸汽消耗;CCC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的壓縮機(jī)入口壓力自動(dòng)控制，在裝置負(fù)荷變化和氣化爐停爐時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，無需人工介入，降低了操作人員的強(qiáng)度，提供可機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

5.1 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制

改造后各不但轉(zhuǎn)速控制回路在自動(dòng)控制，所有防喘振回路均投入自動(dòng)控制，入口壓力實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制?？刂葡到y(tǒng)不但在正常生產(chǎn)時(shí)可以自動(dòng)控制防喘振閥門和入口壓力，在發(fā)生氣化爐聯(lián)鎖停爐時(shí)也可以自動(dòng)應(yīng)對(duì)，無需人工操作。

5.2 節(jié)約蒸汽效果明顯

在改造實(shí)施過程中，我們對(duì)涉及機(jī)組控制的儀表和防喘振閥門等按規(guī)程進(jìn)行了調(diào)校，在開工過程中實(shí)測(cè)了防喘振曲線。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，壓縮機(jī)實(shí)際喘振線大幅低于理論喘振線。這是壓縮機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。

改造前后在相同裝置負(fù)荷下的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)對(duì)照如下表。在表中載明的兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，裝置的負(fù)荷基本相同，都是112%上下，但改造后蒸汽消耗大幅下降。

從上表可以看出，改造后C101每小時(shí)節(jié)約中壓蒸約4.2t/hr，C201每小時(shí)節(jié)約中壓蒸汽約3.03t/hr，合計(jì)每小時(shí)節(jié)汽7.25t/h，節(jié)能率約16.6%。

中壓蒸汽的成本以每噸100元計(jì)，可以每年節(jié)約動(dòng)力成本超過635萬元。

6 結(jié)語

從以往的操作經(jīng)驗(yàn)看，低溫甲醇洗的制冷壓縮機(jī)的制冷能力遠(yuǎn)超裝置冷量需求（單臺(tái)機(jī)組可以滿足兩個(gè)系列90%的負(fù)荷），這也是造成制冷壓縮機(jī)防喘振閥門開度大、能耗高的重要原因，一度有討論是否要更換壓縮機(jī)。使用CCC控制系統(tǒng)后，結(jié)合喘振測(cè)試和自動(dòng)控制技術(shù)，大幅度關(guān)小了防喘振閥門，降低了蒸汽消耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的全自動(dòng)控制。盡管目前防喘振閥門仍有約12%的開度，但根據(jù)閥門等百分比特性估算，其實(shí)際的回流量僅相當(dāng)于名義回流量的3%，能耗浪費(fèi)已經(jīng)相當(dāng)?shù)土恕?/p>

通過改造，我們實(shí)現(xiàn)了在裝置正常生產(chǎn)時(shí)制冷機(jī)組的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;在單臺(tái)制冷機(jī)組故障時(shí)，仍可保持兩系列裝置90%左右的負(fù)荷。這大大拓展了機(jī)組的操作彈性和運(yùn)行空間。

我們的實(shí)踐說明，采用先進(jìn)的控制技術(shù)，不但可以節(jié)能降耗，還可以挖掘機(jī)組潛力，在相當(dāng)程度上彌補(bǔ)機(jī)組能力和裝置需求間的配套問題。這在機(jī)組控制領(lǐng)域帶來了全新的理念，對(duì)類似機(jī)組具有很強(qiáng)的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊治龍.CCC系統(tǒng)在煤制甲醇空壓機(jī)組及氨制冷壓縮機(jī)組改造及應(yīng)用[J].化工管理，2016（26）：124.

作者簡(jiǎn)介：

代輝（1983- ），男，民族：漢，籍貫：黑龍江省依蘭縣，學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：工程師，研究方向：化工儀表、過程控制，以及信息化、智能化應(yīng)用。