基于性能评价方法的压缩机防喘控制策略研究

论文摘要

离心式压缩机是冶金、石油化工等工业部门广泛使用的大型关键设备。离心式压缩机虽有很多优点,但也有其本身难以克服的缺点,如稳定工作区域窄、容易发生喘振等。喘振是离心式压缩机工作在小流量时的不稳定流动状态,喘振时压力和流量周期性大幅度变化,并可能损坏轴承、密封,进而造成严重的事故。由此可见,制定正确的防喘振控制策略对于确保压缩机的安全运行有着重要意义。本文以Harris提出的最小方差性能评价基准为基础,以上海宝钢集团罗泾电厂的联合循环发电机组(Combined Cycle Power Plant—CCPP)中的煤气系统压缩机为研究对象。在深入研究了基于最小方差控制系统性能评价方法和离心式压缩机工作原理的基础上,针对现场煤气系统压缩机防喘控制策略中阀门跳变线裕度由人为经验设定,缺乏理论依据的问题,提出了基于性能评价方法的防喘策略。基于性能评价方法的防喘策略基本思路是通过时间序列分析的方法,对现场采集的压缩机数据建立时间序列模型,从中提取反馈不变项,从而对压缩机防喘PI控制系统进行性能评价,求出系统的性能指数。当系统性能指数下降到某一个预定值时,认为此时控制系统性能变差,已经不能满足压缩机防喘控制要求,需改变控制策略,即由防喘PI控制变为阀跳变响应。仿真结果表明,本文提出的防喘策略符合系统的实际情况,有较强的实用性及简便性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 控制系统性能评价概述
• 1.2.1 控制系统性能概述
• 1.2.2 控制系统性能评价流程
• 1.2.3 控制系统性能评价的任务
• 1.3 性能评价的发展及国内外研究现状
• 1.4 控制系统性能评价的实践应用
• 1.5 本文主要工作
• 第2章 单变量反馈控制系统性能评价方法
• 2.1 时间序列分析简介
• 2.1.1 系统辨识
• 2.1.2 随机过程
• 2.1.3 数据预处理
• 2.1.4 时间序列模型介绍
• 2.2 单变量控制系统性能评价
• 2.2.1 最小方差控制原理
• 2.2.2 单变量控制系统的性能指标
• 2.2.3 性能指标计算流程
• 2.3 仿真研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 离心式压缩机及其防喘振控制
• 3.1 离心式压缩机
• 3.1.1 离心式压缩机的结构与工作原理
• 3.1.2 离心式压缩机的性能曲线
• 3.1.3 离心式压缩机的工作点及其调节
• 3.2 离心式压缩机喘振特性
• 3.2.1 喘振现象的产生
• 3.2.2 喘振现象的危害
• 3.3 压缩机防喘控制方法
• 3.3.1 被动控制法
• 3.3.2 主动控制法
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于性能评价的压缩机防喘振策略
• 4.1 CCPP煤气系统结构及工艺流程
• 4.1.1 CCPP煤气系统的结构
• 4.1.2 CCPP煤气系统的工艺流程
• 4.2 CCPP煤气系统压缩机防喘控制策略
• 4.2.1 防喘控制策略线
• 4.2.2 防喘PI控制
• 4.2.3 阀门跳变响应
• 4.3 基于性能评价的防喘策略
• 4.3.1 数据采集
• 4.3.2 防喘PI控制系统性能评价
• 4.3.3 阀门跳变线的确定
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢