CCC 压缩机防喘振控制技术
CCC防喘振控制介绍资料[全]
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CCC公司技术特点 及其在炼油装置的应用
Compressor Controls Corporation (CCC) 美国压缩机控制公司
1
2012 Compressor Controls Corporation
交流内容
1. CCC公司控制技术特点 2.可用性与可靠性
qr2,op qr2
22
引入操作点至喘振控制线之间的距离
• 第一步: 引入参数 d:
d = 1 - Ss
• 第二步: 引入参数 DEV(偏差值): DEV = d - 喘振控制裕量
• 参数DEV 与压缩机的尺寸无关, 但对所有压缩机描述都是相同的
2012 Compressor Controls Corporation
2012 Compressor Controls Corporation
简化喘振参数采用Rc替代hr
• 用无压关缩的比坐标Rc系代替简化多变压头同样可以获得与入口条件
• 喘振接近变量 Ss 变成
Ss =
f1(Rc) q2r,op
这输里入R由c函对数应f的1我q们r 2可以得出
• 这种重转算速要法N提避用示免于了:监C使视C用C目T仍的d 然和。强Ts烈变建送议器安装Td 和 Ts 变送器 以及
jr Re
这里: • hr • qr • Ne ·a • jr • Re • Rc
= 简化的压头 = 简化的流量 = 线性化的转速 = 导叶角度 = 简化的功率 = 雷诺数 = 压比
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控制算法
相关联的坐标系 (Hp, Qs)
• 无关坐标系(hr, qr2)
2012 Compressor Controls Corporation
防喘振控制原理
防喘振控制原理下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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压缩机喘振原因及预防措施
压缩机喘振原因及预防措施压缩机喘振原因及预防措施0 引言压缩机运行中一个特殊现象就是喘振。
防止喘振是压缩机运行中极其重要的问题。
许多事实证明，压缩机大量事故都与喘振有关。
喘振所以能造成极大的危害，是因为在喘振时气流产生强烈的往复脉冲，来回冲击压缩机转子及其他部件；气流强烈的无规律的震荡引起机组强烈振动，从而造成各种严重后果。
喘振曾经造成转子大轴弯曲；密封损坏，造成严重的漏气，漏油；喘振使轴向推力增大，烧坏止推轴瓦；破坏对中与安装质量，使振动加剧；强烈的振动可造成仪表失灵；严重持久的喘振可使转子与静止部分相撞，主轴和隔板断裂，甚至整个压缩机报废，这在国内外已经发生过了。
喘振在运行中是必须时刻提防的问题。
在运行时，喘振的迹象一般是首先流量大幅度下降，压缩机排量显著降低，出口压力波动，压力表的指针来回摆动，机组发生强烈振动并伴有间断低沉的吼声，好像人在于咳一般。
判断喘振除了凭人的感觉外，还可以根据仪表和运行参数配合性能曲线查出。
1 喘振发生的条件根据喘振原理可知，喘振在下述条件下发生：1.1 在流量小时，流量降到该转速下的喘振流量时发生压缩机特性决定，在转速一定的条件下，一定的流量对应于一定的出口压力或升压比，并在一定的转速下存在一个极限流量——喘振流量。
当流量低于这个喘振流量时压缩机便不能稳定运行，发生喘振。
上述流量，出口压力，转速和喘振流量综合关系构成压缩机的特性线，也叫性能曲线。
在一定转速下使流量大于喘振流量就不会发生喘振。
1.2 管网系统内气体的压力，大于一定转速下对应的最高压力是发生喘振如果压缩机与管网系统联合运行，当系统压力大大高出压缩机该转速下运行对应的极限压力时，系统内高压气体便在压缩机出口形成恒高的“背压”，使压缩机出口阻塞，流量减少，甚至管网气体倒流，造成压缩机喘振。
2 在运行中造成喘振的原因在运行中可能造成喘振的各种原因有：2.1 系统压力超高造成这种情况有：压缩机紧急停机，气体为此进行放空或回流；出口管路上的单向逆止阀门动作不灵活关闭不严；或者单向阀距压缩机出口太远，阀前气体容量很大，系统突然减量，压缩机来不及调节，防喘系统未投自动等等。
美国CCS压缩机防喘振控制器
喘振预防控制器数据手册喘振预防控制器CCS的喘振预防控制器（SPC）能够有效和可靠地保护压缩机避免喘振。
CCS 能精确地在条件大范围变化情况下界定喘振线并可设置控制线来优化喘振保护，不需要其他不必要的再循环或放气（装置）。
目前控制器在使用气体成分恒定的透平压缩机上的应用已经有详细描述。
喘振控制策略图1为喘振预防控制系统的配置和其与压缩工艺过程中的连接图。
它包括下列测量装置：转速变送器，导叶位置变送器，入口压力变松器，入口温度变送器。
注意安装测量压缩机流量和/或功率的传感器是期望（理想）的但不是必需的。
为预防压缩机喘振，该系统打开安装在紧邻压缩机排放输送管旁的防喘振阀门。
众所周知，动态压缩是由增加气流的特定机械能量（用多变压头表示）来实现的。
这个多变压头的增加（H p）可以这样计算：其中：B 是比例常数，是压比 (=Pd/Ps),σ是多变指数,是吸入温度，MW 是分子量，是平均压缩因数。
喘振极限条件的压比的数值，可以根据喘振试验获得的转速和（或）导叶位置经验性函数获得。
它也可根据压缩机厂商提供的理论上的压缩机性能图进行计算获得。
确定当前吸入温度（T s st）下的喘振极限多变压头为转速和（或）导叶位置方程如下：对于恒定气体组分的气体或空气，鼓风机在任意给定的转速和/或导向叶片位置情况下，我们假设压缩效应是可以忽略的。
喘振极限条件压比在不同吸入温度和任意给定的转速条件下可以计算为：这个包含吸入温度补偿因数关系的修正参数方程与不变坐标系下的标准版本不同。
多变指数不能被测量。
该变量需要按照当前气体组分和压缩机效率进行确定。
所以多变指数必须被假设。
在其被设置不精确的情况下，将可能导致对喘振极限设定点的错误估算。
温度校正线会出现负斜率，换句话说，增加吸入温度会引起在IGV同样速度下喘振线压力比值的减少。
另外，效率和气体组分假设上的变化值也会影响补偿系数使受影响跨度1%以内。
在算法中引入吸入温度的主要优势就在于，它能够在不断改变的气体组分和/或效率假设中保证精确的控制。
工艺空气压缩机的喘振及预防模版
工艺空气压缩机的喘振及预防模版工艺空气压缩机是工业生产中常用的设备之一，它将空气进行压缩储存，并提供给生产设备使用。
然而，在使用工艺空气压缩机的过程中，一些常见的问题会出现，其中之一就是喘振。
喘振会导致设备的损坏和生产效率的降低，因此，对喘振进行有效的预防非常重要。
喘振是指在空气压缩机工作时，由于压气机或压缩机本身的结构问题，导致压力波动频繁，进而引起设备的振动和噪音。
喘振对设备的损害包括轴承、齿轮、密封件等部件的过早磨损和损坏，同时也会给生产线上的其他设备带来不利影响，甚至可能导致生产过程的中断。
为了有效预防喘振，以下是一些常见的方法和模版可以参考：1. 选用合适的空气压缩机：- 对于不同的工艺需求，选择合适类型和规格的空气压缩机，确保其工作范围和性能能够满足生产需求。
- 选择压缩机时，要考虑其结构稳定性、动平衡性和可靠性等因素，避免选用容易产生喘振的产品。
2. 合理安装和布置空气压缩机：- 安装空气压缩机时，要遵循操作说明书中的要求，确保压力管道和排气管道的正确安装和连接。
- 确保设备的基础牢固，避免因地基不稳造成的振动和共振问题。
- 空气压缩机的布置要合理，避免与其他设备过于靠近，避免共振和互相干扰。
3. 定期维护和保养：- 对于空气压缩机，定期检查和维护是非常重要的。
包括检查和清理压缩机的进、排气通道、滤清器和冷却系统等部件，确保其畅通和高效工作。
- 定期更换磨损的密封件、轴承和齿轮等零部件，预防其被过度磨损引起的喘振问题。
4. 注重运行监测和调整：- 在压气机运行过程中，定期对其进行监测和调整。
通过安装振动传感器、压力传感器等监测设备，及时获取设备运行状态的数据，以便及时发现并处理异常。
- 出现喘振的情况时，及时调整设备运行参数和控制策略，降低喘振的影响。
5. 配置合适的降噪设备：- 在空气压缩机周围配置合适的降噪设备，如吸音棉、隔音罩等，减少噪音对设备和工作环境的干扰。
- 同时，考虑在压缩机的冷却系统中增加隔音材料，减少冷却风扇产生的噪音和振动。
压缩机喘振与3C防喘振控制器在空压机上的设计策略
压缩机喘振与3C防喘振控制器在空压机上的设计策略王飞【摘要】For successful application of 3C antisurge controller in the 3TY air compressor in the Chemical Branch of Solution , a simple analysis is about the reason and phenomenon of the compressor surge and the dangers of the surge of compressor equipment .The introduction is about antisurge controller being produced by American CCC (Compressor Control Company , hereinafter referred to as 3C) from the following aspects , the calculation of the variable surge and the meaning of various surge line of control and some advanced control methods and characteristics of antisurge control on compressor , as well as the requirement of on -site measurement signal of 3C antisurge control system and movement sensitivity of antisurge regulating valve .% 针对3 C防喘振控制器在解化化工分公司3 TY空压机上的的成功应用，简单分析了压缩机发生喘振的原因、现象及喘振对压缩机设备的危害性。
ccc压缩机防喘振控制技术
CCC压缩机防喘振控制技术(Antisurge Control)1. 喘振现象喘振是涡轮压缩机特有的现象从图中可以看出压缩机运行点由D沿性能曲线上升流量减小压力升高由A点开始到B点压缩机出现负流量即出现倒流B-C C-D这样伴随喘振而来的是压缩机振动剧烈上升如果不能有效控制会给压缩机造成严重的损伤一般来讲在1-2秒内就以发生2. 喘振控制2.1 喘振线的确定通常压缩机都会有一系列的性能曲线图由于压缩机入口条件的不同压力其喘振曲线是分散的多条曲线CCC根据压缩机的设计理论可以将多变的入口条件的喘振曲线转化成与入口条件无关的曲线而一般来讲压缩机制造厂商提供的性能曲线是计算值特别是旧机组的性能会发生变化或者没有性能曲线传统的测试方法需要由经验丰富的测试工程师来进行测试这样做带来了巨大的风险确往往会动作滞后或过早打开CCC的喘振算法和控制算法能够在自动状态下测量喘振曲线这一功能是CCC的专利技术而且是世界独一无二的2.2 喘振控制算法在传统的防喘振控制算法中用运行点的流量与喘振点的流量比较放空阀这样做会造成大量的回流能量和造成工艺的扰动甚至中断2,1)(op r s q hr f S = 2,1)(SLL r q hr f =喘振线上的点1)(2,1==op r s q hr f S 因而Ss ＜1的区域为安全区域从而实现控制各种控制线及其相互之间的关系(1) Surge Limit Line, SLL压缩机在不同的工况下有不同的性能曲线所有这些点构成了一条喘振极限线SLLCCC 防喘振控制算法在喘振极限线SLL 右边设置了一个可变的安全裕量bÔö¼ÓѹËõ»úµÄÁ÷Á¿Èç¹û²Ù×÷µã³¬¹ýÕâ¸ö¼«ÏÞRTL 位于SCL 与SLL 之间如果操作点超过这个极限安全保险响应将增加喘振控制线的裕度(总b 值)SOL 线在喘振极限线的左边(5) Tight Shut-off Line, TSL TSL 定义最小的SCL 的偏差二者之间的距离为d 12.3.2 CCC防喘振控制算法的控制功能(1) PID控制响应对于缓慢的小的扰动CCC防喘振控制算法的PI控制算法防止压缩机操作点回到SCL左侧的非安全控制区而是用于加大CCC防喘振控制算法的安全裕量但并没有实质的喘振危险时只有在操作点处于或者接近防喘振控制线SCL时这样一来又能防止喘振的发生当比例积分响应和特殊微分响应不能使压缩机操作点保持在SCL线的右边则RTL响应就会以快速重复的阶跃响应迅速打开防喘振阀(3) 根据SOL线的安全保险响应如果因意外情况过程变化使压缩机的操作点越过SLL 线和SOL线而发生喘振使喘振控制线右移在一个喘振周期内将喘振止住那么防喘振控制算法的TSL响应将输出0或者100%的信号CCC防喘振控制算法根据喘振发生的特点当操作点越过不同的控制线产生不同的控制响应这种控制响应既能防止喘振也不需要浪费能量则喘振控制算法自动加大一个安全裕量b4ÕâÒ»¶¯×÷×î¶à¿ÉÒÔ¼Ó´ó5次b4,并且可以手动或自动复位当计算喘振接近度S S公式中所用的输入信号出现故障时(7) 手动控制手动控制可以让操作员手动控制防喘振阀的开度一种是完全的手动另一种方式是在手动操作中(8) 解耦控制对于有性能控制的机组当压缩机进入喘振调节时如性能控制变量为入口压力时两个控制回路是互相反作用的使机组更加接近喘振CCC的性能控制算法和喘振控制算法会将各自的输出加权到对方的控制响应中去迅速稳定系统CCC的控制算法能够在机组达到最小控制转速后或当出口单向阀打开时将机组并入到工艺系统中去将机组切出系统(11) CCC喘振控制算法功能框图3. 采用CCC防喘振控制算法的益处采用先进的防喘振控制算法而不必打开回流阀内置的回路解耦算法允许性能控制算法和防喘振控制算法之间更快地协调并消除防喘振控制动作可能产生的间断效应CCC防喘振控制算法消除了因喘振或者过载引起的不必要停车消除损害性的喘振(5) 压缩机运行更可靠FallBack¿ØÖÆËã·¨Äܹ»ÔÚ±äËÍÆ÷·¢Éú¹ÊÕÏʱ(6) 操作简化(7)更低的工程成本用户不必进行软件设计和软件组态(8) 降低压缩机初始投资。
氢气增压机CCC控制系统操作手册V1
氢气增压机（K202-1/K202-2）CCC控制系统操作手册一、改造方案这次改造选用美国压缩机控制公司COMPRESSOR CONTROLS CORPORATION的控制系统，主要实现氢气增压机K202-1/K202-2的速度控制、防喘振控制及性能（D-202压力）控制。
1、用1套CCC S5 Duplex系统构成的CCS实现入口压力控制、转速控制、喘振控制和POC控制，替代机组现有的TS3000控制系统中的相应功能，提高控制精度和水平。
原控制系统的联锁保护、逻辑和一般监控功能保留。
控制系统设置1个机柜，置于现场控制室内。
机柜间设置1台工程师站，现场控制室设置1台操作站，控制室内的操作站通过以太网与控制器连接；CCS与联锁保护系统之间的停机、系统故障、允许启动等信号通过硬接线连接。
2 、参与控制的信号通过一进二出信号分配器从TS3000分一路接入CCC系统。
3、 CCC在重新计算的基础上现场进行喘振测试，重新标定喘振曲线和性能曲线；二、人机界面介绍1、进入操作员环境系统开机后，自动进入到操作员环境，点击画面上左下侧按钮“login”（改变环境），出现一个对话框，有User Name:XXXXXX与Password:XXXXXX。
在其中输入工程师环境的用户名与密码，再点击“OK”就进入了“工程师环境”，若点击“Cancel”可退出重选环境。
进入了“工程师环境”则可进行更大权限的操作. 开机默认为英语界面，点击画面上左下侧按钮English（语言选择），选择“中文”，可切换到中文界面2、公用菜单图2如图2所示，人机界面主要包括如下内容：3、状态栏状态栏显示最近的一条报警或事件信息：淡蓝色：事件信息蓝色：曾有过报警，未确认，现已消失红色：正在报警，尚未确认黄色：报警已确认，但尚未消除图3图3是氢气增压机流程图，上面可以对过程参数进行监控，同时在出现仪表故障和控制器故障时报警提示。
a 、：调节阀符号，调速阀开时为绿色，关时为红色；防喘振阀关时为红色，开时为绿色。
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CCC 压缩机防喘振控制技术
作者： 来源：本站发表时间：2010-6-5 17:27:55 点击：68
CCC 压缩机防喘振控制技术
1. 喘振现象
喘振是涡轮压缩机特有的现象，我们可以从下图的简单模型来解释这一特性，从图中可以看出，当容器中压力达到一定值时，压缩机运行点由D 沿性能曲线上升，到喘振点A ，流量减小压力升高，这一过程中流量减小压力升高，由A 点开始到B 点压缩机出现负流量即出现倒流，倒流到一定程度压缩机出口压力下降（B-C），又恢复到正向流动（C-D ），这样，气流在压缩机中来回流动就是喘振，伴随喘振而来的是压缩机振动剧烈上升，类似哮喘病人的巨大异常响声等，如果不能有效控制会给压缩机造成严重的损伤，喘振工况的发展非常快速，一般来讲在1-2 秒内就以发生，因而需要精确的控制算法和快速的控制算法才能实现有效的控制。
2. 喘振控制
通常压缩机都会有一系列的性能曲线图（如下图所示），其坐标是多变压头-入口流量，由于压缩机入口条件的不同（如温度、压力、分子量等）其喘振曲线是分散的多条曲线，给喘振的控制带来困难，CCC 根据压缩机的设计理论、喘振理论和自己的经验，开发出了一套计算方法和软件，可以将多变的入口条件的喘振曲线转化成与入口条件无关的曲线（如下图），这样就可以方便地确定喘振点，而一般来讲压缩机制造厂商提供的性能曲线，是计算值，会有一定偏差，特别是旧机组的性能会发生变化，或者没有性能曲线，为了精确控制，需要对喘振曲线做现场测试，传统的测试方法需要由经验丰富的测试工程师来进行测试，人为地判断压缩机是否到达喘振点，这样做带来了巨大的风险，因为人的判断无法保证100%的准确。
而且由于到喘振点时，需要人来手动控制打开防喘振阀，往往会动作滞后或过早打开，难以避免给机组造成损伤或无法实现准确测量，CCC 的喘振算法和控制算法能够在自动状态下测量喘振曲线，从而避免了人为测量的风险，并能准确测量记录线，这一功能是CCC 的专利技术而且是世界独一无二的。
在传统的防喘振控制算法中，只是简单地用折线仿真线，用运行点的流量与喘振点的流量比较，当达到喘振点时打开回流阀（放空阀），这样做会造成大量的回流（放空）能量和造成工艺的扰动甚至中断。
CCC 的控制算法可以由下图简单说明。
因而图中Ss>1 的区域为喘振区域，Ss<1 的区域为安全区域，通过对Ss 值的计算就可以建立喘振的数学模型从而实现控制。
2.3 功能描述
2.3.1 各种控制线
1) Surge Limit Line, SLL
压缩机在不同的工况下有不同的性能曲线，每一条性能曲线都有一个喘振极限点，所有这些点构成了一条喘振极限线SLL。
(2) Surge Control Line, SCL
为防止喘振发生，CCC 防喘振控制算法在喘振极限线SLL 右边设置了一个可变的安全裕量b ，这样就可以在操作点到达喘振极限线之前开始动作，增加压缩机的流量。
(3) Recycle Trip Line, RTL
RTL 规定一个操作极限，如果操作点超过这个极限，循环跳闸响应将快速打开防喘振控制阀。
RTL 位于SCL 与SLL 之间。
(4) Safety On Line, SOL
SOL 定义一个操作极限，如果操作点超过这个极限，则表明压缩机已经正在发生喘振，安全保险响应将增加喘振控制线的裕度(总b 值) ，迅速制止喘振。
SOL 线在喘振极限线的左边，二者之间的距离为SO。
(5) Tight Shut-off Line, TSL
TSL 定义最小的SCL 的偏差，位于SCL 线的右边，二者之间的距离为d1。
2.3.2 CCC 防喘振控制算法的控制功能
(1) PID 控制响应
对于缓慢的小的扰动，使操作点进入喘振控制线SCL 左边的喘振控制区，CCC 防喘振控制算法的PI 控制算法，根据操作点与SCL 之间的距离产生相应的比例积分响应，防止压缩机操作点回到SCL 左侧的非
安全控制区。
CCC 防喘振控制算法的微分作用不是直接控制输出，而是用于加大CCC 防喘振控制算法的安全裕量。
这样操作点在向喘振方向移动但并没有实质的喘振危险时，不会将防喘振阀打开，只有在操作点处于或者接近防喘振控制线SCL 时，才通过加大安全裕度，使控制响应加大增加流量。
这样一来对于一般的扰动既可以保持工艺过程稳定又能防止喘振的发生。
(2) RTL 响应
如果对于一个较大较快的扰动，当比例积分响应和特殊微分响应不能使压缩机操作点保持在SCL 线的右边，而是操作点瞬间越过了SCL 左边的RTL，则RTL 响应就会以快速重复的阶跃响应迅速打开防喘振阀，这样就恰好可以增加足够的流量来防止喘振。
(3) 根据SOL 线的安全保险响应
如果因意外情况如（组态错误、过程变化、特别严重的波动）使压缩机的操作点越过SLL线和SOL 线而发生喘振，则安全保险响应就会重新规定喘振控制裕度，使喘振控制线右移，增加SCL 与SLL 之间的距离，在一个喘振周期内将喘振止住。
(4) TSL 响应
如果操作点在TSL 线的右边，那么防喘振控制算法的TSL 响应将输出0 或者100%的信号，关闭防喘振控制阀。
CCC 防喘振控制算法根据喘振发生的特点，通过设定不同的控制线，当操作点越过不同的控制线产生不同的控制响应，把这些响应组合在一起产生一个独特的控制响应，这种控制响应既能防止喘振又不会使工艺过程产生不必要的波动，也不需要浪费能量。
(5) Safe-on 响应
如果机组实际发生了喘振，则喘振控制算法自动加大一个安全裕量b4 ，以防止喘振的再次发生这一动作最多可以加大5 次b4,并且可以手动或自动复位。
(6) Fall-back 功能
CCC 防喘振控制算法中有各种备用控制策略，当计算喘振接近度SS 公式中所用的输入信号出现故障时，提供一个经验缺省值以保持喘振控制的运行。
7) 手动控制
手动控制可以让操作员手动控制防喘振阀的开度。
手动操作有两种方式，一种是完全的手动，在这种方式下喘振控制算法即使探测到喘振工况也不能控制防喘振阀；另一种方式是在手动操作中，如果喘振控制算法探测到喘振工况就可以控制防喘振阀来保护机组。
(8) 解耦控制
对于有性能控制的机组，通常会通过调节压缩机的速度或入口调节阀的开度来满足工艺要求。
当压缩机进入喘振调节时，有时性能控制会同时要求减小流量（如性能控制变量为入口压力时），两个控制回路是互相反作用的，从而造成系统的不稳定，使机组更加接近喘振。
针对这种情况，CCC 的性能控制算法和喘振控制算法会将各自的输出加权到对方的控制响应中去，从而实现解藕控制来使两个控制回路协调动作，迅速稳定系统。
(9) 自动加载和停机功能
配合调速控制和性能控制，CCC 的控制算法能够在机组达到最小控制转速后或当出口单向阀打开时，以一定的速度关闭防喘振阀同时维持出口压力不变，将机组并入到工艺系统中去。
停机时则自动打开防喘振阀将机组切出系统。
(10) 负荷平衡与负荷分配功能
防喘振控制算法配合性能控制算法将并联/串联运行的机组控制在与喘振线等距离的运行点上。
(11) CCC 喘振控制算法功能框图
3. 采用CCC 防喘振控制算法的益处：
(1) 压缩机运行更经济：采用先进的防喘振控制算法，压缩机可以在更靠近喘振极限的位置运行，而不必打开回流阀；
(2) 工艺过程控制更加精确：内置的回路解耦算法允许性能控制算法和防喘振控制算法之间更快地协调并消除防喘振控制动作可能产生的间断效应；
(3) 减少压缩机停机时间：CCC 防喘振控制算法消除了因喘振或者过载引起的不必要停车；
(4) 压缩机维修费用降低：消除损害性的喘振，减少大修次数；
(5) 压缩机运行更可靠：采用退守（FallBack）策略；控制算法能够在变送器发生故障时继续防止喘振；
(6) 操作简化：RTL 和SOL 响应减少了操作者的介入；
(7)更低的工程成本：专门针对压缩机的具体条件而设计，用户不必进行软件设计和软件组态，降低开车费用；
(8) 降低压缩机初始投资：防喘振控制算法和过载保护延长了压缩机寿命。