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離心式壓縮機喘振保護控制器的開發(fā)

文檔作者：林琳李志剛張洪亮文檔來源：萊蕪鋼鐵集團自動化部		點擊數(shù)： 6 1	更新時間： 2025年04月03日
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設計開發(fā)數(shù)字技術
與應用
155
在現(xiàn)場的自動控制系統(tǒng)開發(fā)和實際的維護過程中，我們發(fā)現(xiàn)國
內(nèi)大多數(shù)離心式壓縮機和風機雖然都具有防喘振功能，但是都沒有
喘振保護功能；一旦由于放空閥或放風閥出現(xiàn)機械故障引起喘振，
則只能靠振動、軸溫聯(lián)鎖停機，對壓縮機和風機不能夠起到有效的
保護作用。因此開發(fā)一種基于小型PLC控制器的喘振保護裝置，具
有良好的市場前景。該喘振保護控制器具有模塊化控制功能、反應
靈敏、保護方式可選擇等優(yōu)點，能夠有效地避免壓縮機連續(xù)喘振引
起的機械性損壞。該控制器是對離心式壓縮機和風機防喘振功能的
有益補充和擴展。
1、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向
國內(nèi)冶金工業(yè)生產(chǎn)中，現(xiàn)有的離心式壓縮機和風機雖然都具有
防喘振控制，但在實際的生產(chǎn)中仍然暴露出很多的問題：不同的廠
家有不同的控制要求，通用性差；控制功能無法靈活修正，一旦工藝
有所變化，控制程序的修改工作量極大；另一方面一旦放空閥或放
風閥出現(xiàn)機械故障，防喘控制功能則失去作用，不能很好的保護壓
縮機；某些廠家獨自開發(fā)的防喘控制器硬件的開放性差，控制思想
不公開，維護困難。如今，智能化、集成化、信息化控制技術發(fā)展可謂
日新月異，開發(fā)一種基于控制功能模塊化理念的喘振保護裝置，具
有良好的市場前景。此種喘振保護控制器基于中小型、通用性PLC
而開發(fā)，克服了通用性差的缺點，并且提供良好的用戶接口和選擇
模式，對離心式壓縮機和風機防喘振功能的有益補充和擴展。本裝
置適用于工業(yè)領域的絕大多數(shù)離心式壓縮機和風機的喘振保護控
制，市場前景廣闊。以冶金行業(yè)為例，離心式壓縮機喘振保護控制器
可應用于大型空分裝置、風機、等領域，對于化工、石化等行業(yè)的離
心式壓縮機組產(chǎn)品也是適用的?？梢姡狙b置一旦推廣，應用潛力很
大。類似裝置的開發(fā)與使用也未見報道。項目組成員有使用PLC產(chǎn)
品的成熟經(jīng)驗，對離心式壓縮機的工藝、控制特性有透徹理解，軟、
硬件實施均不存在難以攻克的技術難題。項目組具有豐富的離心式
壓縮機控制功能的開發(fā)經(jīng)驗，開發(fā)的5#-10#離心式壓縮自動控
制系統(tǒng)獲得了用戶好評；依靠我部（電子公司）的資金和政策支持，
項目組一定能夠圓滿完成該項目的開發(fā)任務。
2 、方案內(nèi)容
在現(xiàn)場的自動控制系統(tǒng)開發(fā)和實際的維護過程中，我們發(fā)現(xiàn)國內(nèi)
大多數(shù)離心式壓縮機和風機雖然都具有防喘振功能，但是都沒有喘振
保護功能；一旦由于放空閥或放風閥出現(xiàn)機械故障引起喘振，則只能靠
振動、軸溫聯(lián)鎖停機，對壓縮機和風機不能夠起到有效的保護作用。因此
開發(fā)一種基于小型PLC控制器的喘振保護裝置，具有良好的市場前景。
該喘振保護控制器具有模塊化控制功能、反應靈敏、保護方式可選擇等
優(yōu)點，能夠有效地避免壓縮機連續(xù)喘振引起的機械性損壞。該控制器是
對離心式壓縮機和風機防喘振功能的有益補充和擴展(如圖1）。
3 、技術方案
首先對離心式壓縮機的防喘振和喘振控制設備和工藝進行了
全面的掌握。其次通過到現(xiàn)場進行實地的觀察、詢問，了解并熟悉了
設備的控制方法和基本構造；通過仔細鉆研壓縮機喘振保護機理，
對壓縮機的控制功能和控制要求進行了具體的分析、歸納。在設計
中我們力求裝置的可靠性、先進性、靈活性、通用性和低成本。
根據(jù)我們的使用經(jīng)驗和市場調(diào)查認為西門子產(chǎn)品具有技術成
熟、可靠性高的良好品質(zhì)，同時還具備較高的性價比；因此選則西門
子中型低端可編程控制器。西門子S 7 -3 1 2型可編程控制器采用
220V交流供電，具有MPI通訊接口，擴展方便對系統(tǒng)的小型化十分
有利；另外，該型控制器還有一個較大的優(yōu)勢在于使用mmc卡，不依
賴電池保存程序，這一優(yōu)點可以充分保證程序和數(shù)據(jù)的安全。
根據(jù)信息化控制技術越來越成為企業(yè)必需的形式，我們在設計
上實現(xiàn)系統(tǒng)的連接開放性，滿足用戶的多種需求。我們在設計上采
用多樣化選擇，即用戶可實現(xiàn)多種網(wǎng)絡連接，進行數(shù)據(jù)的傳輸；可用
文本操作面板顯示故障及設備的運行狀態(tài)；可以通過網(wǎng)絡在監(jiān)控站
上顯示相應數(shù)據(jù)及設備的在線監(jiān)控。
4 、方案技術要點
(1)基于中型低端可編程控制器的離心式壓縮機喘振保護控制
器適用于各類離心式壓縮機和風機，并且具有可靠性高、可擴展能
力強、支持TCP/IP、PROFIBUS等多種通訊協(xié)議的特點。
(2)離心式壓縮機喘振保護器可實現(xiàn)系統(tǒng)控制過程的可視化和
為用戶提供友好的人機界面，根據(jù)用戶的要求，可選用西門子OP3
文本顯示器作為控制器的操作面板，也可采用上位機實現(xiàn)生產(chǎn)的過
程監(jiān)控與控制。
(3)離心式壓縮機喘振保護器可快速、準確的采集數(shù)據(jù)，而且控
制功能靈活、方便，可根據(jù)工藝要求，調(diào)整控制功能。
(4)離心式壓縮機喘振保護器可既可流量喘振保護控制亦可實
現(xiàn)壓力喘振保護控制；還可自動記錄喘振保護次數(shù)和可選擇性聯(lián)鎖
切除。
(5)離心式壓縮機喘振保護器獨立于壓縮機防喘振控制功能之
外，采用了軟件功能模塊化的方式，遇有極強的獨立性和可移植性，
而且具有體積小，運輸、安裝比較容易的特點。
參考文獻
[1]金以慧《. 過程控制》.清華大學出版社,1991.
[2]胡壽松《. 自動控制原理上冊》.國防工業(yè)出版社,1990.
[ 3 ] 冶金工業(yè)部工人視聽教材編輯部.《熱工儀表與自動調(diào)節(jié)》.
圖1 單個離心式壓縮機工藝流程示意圖 1991.
E3 42 9
SI C
-S340 5
MS
廢氣
主換熱器
E3429 ：過冷器 MS ：分子篩
HI C-F3 41 0 ：入口導葉調(diào)節(jié)
器
FI C- F3 40 5 ：旁通閥調(diào)節(jié)器
FV- F3 40 5 ：旁通閥
PT1-F3405：壓縮機前端壓力 PT2- F3405：壓縮機后端壓力
FT- F3 40 5 ：壓縮機前空氣流
量
S IC - S 3 40 5 ：膨脹機轉(zhuǎn)速
FI C- F3 40 5 ：膨脹機前空氣流量調(diào)節(jié)器
HV- V3 41 0 ：切斷閥
FIC -F34 05
低壓塔
水冷塔
FV -F 34 05
FT -F 34 05
P T1- F34 05
P T2- F34 05
FIC -F 34 10
HV-H34 10
HIC-F3 41 0
離心式壓縮機喘振保護控制器的開發(fā)
林琳 李志剛 張洪亮
(萊蕪鋼鐵集團自動化部 山東萊蕪 271104)
摘要：本文簡述了中壓壓縮機系統(tǒng)的工藝流程和系統(tǒng)結構，并詳細闡述了系統(tǒng)的防喘振控制。建立設備喘振曲線數(shù)學模型，利用DCS和PLC
的強大功能實現(xiàn)快速可靠的控制。對于設備的防喘振控制有著重要參考價值。
關鍵詞：防喘振 工藝流程 系統(tǒng)結構

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