模糊理论在压缩机防喘振中的应用与研究

论文摘要

在化工生产中,离心式压缩机以其结构紧凑,转速高等特点一直是气力输送环节必不可少的机械设备,随着近年来国内化工行业向大产量、高智能的方向发展,离心式压缩机的应用更是得到了推广;但是“喘振”作为离心式压缩机所固有的一种特性却束缚了离心式压缩机的发展,“喘振”是一种当压缩机在某一小流量状态下工作时在叶轮和扩压器之间产生强烈的气流分离所引起的巨量震动,会对压缩机组造成很大的危害。传统的PID控制器在对压缩机的喘振控制上具有一定的局限性,其性能取决于参数的整定情况,且快速性和超调量之间存在矛盾。本文将利用模糊控制的概念,利用输入量和设定量之间的偏差及偏差的变化率构建二维的模糊控制器,提出新的控制方式。文章通过对上海焦化厂甲醇工段丙稀压缩机的运行状况分析,基于离心式压缩机运行的安全性和可靠性考虑,根据压缩机性能曲线推导了数学模型,采用模糊控制方法设计了防喘振模糊控制器,并用Matlab中的Simulink软件包对系统进行了仿真模拟,结果证明模糊控制能更好地解决喘振问题。本方案的最终目的是通过试验的方式验证模糊控制器能使压缩机脱离喘振的危险,通过对仿真结果中入口流量和回流阀开度的比照,所设计模糊控制器符合控制要求,达到了防止喘振发生的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 离心式压缩机控制系统的现状和发展趋势
• 1.2.1 离心式压缩机控制系统的现状
• 1.2.2 离心式压缩机控制系统的发展趋势
• 1.3 本课题研究的意义和主要内容
• 1.3.1 本课题研究的意义
• 1.3.2 本课题研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 离心式压缩机控制原理及喘振特性
• 2.1 离心式压缩机的工作原理及性能要求
• 2.1.1 离心式压缩机工作原理
• 2.1.2 离心式压缩机的性能曲曲线和管网曲线
• 2.2 离心式压缩机的调节方法
• 2.3 离心式压缩机喘振特性
• 2.3.1 喘振现象产生的原因
• 2.3.2 喘振的危害
• 2.4 影响喘振的主要因素
• 2.5 本章小结
• 第三章 离心式压缩机防喘振控制
• 3.1 引言
• 3.2 防喘振控制的系统原理
• 3.2.1 固定极限流量法
• 3.2.2 可变极限流量法
• 3.2.3 通用性能曲线控制法
• 3.2.4 变频调速控制法
• 3.3 防喘振控制系统
• 3.3.1 固定极限流量法防喘振控制系统
• 3.3.2 可变极限流量法防喘振控制系统
• 3.4 防喘振技术研究方案
• 3.5 本章小结
• 第四章 离心式压缩机防喘振控制方案
• 4.1 引言
• 4.2 防喘振安全工作线的确定
• 4.3 防喘振控制系统的确定
• 4.3.1 防喘振控制系统的控制过程
• 4.4 防喘振控制方案研究
• 4.4.1 模糊控制算法介绍
• 4.4.2 模糊控制算法
• 4.4.3 模糊运算理论
• 4.5 本章小结
• 第五章 防喘振模糊控制器的仿真分析
• 5.1 Matlab 模糊工具箱和Simulink仿真软件
• 5.2 仿真
• 5.3 结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文