一種最新的壓縮機(jī)防喘振軟保護(hù)控制系統(tǒng)
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
作者：曹建國
壓縮機(jī)是制漿造紙過程中的常見設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水池防結(jié)冰、軋輥上料、壓制紙品、驅(qū)動(dòng)離合器、氣動(dòng)控制、流漿箱加壓與拆除、真空干燥等過程。運(yùn)行過程中，當(dāng)負(fù)荷低于某一定值時(shí)，壓縮機(jī)會(huì)發(fā)生喘振現(xiàn)象，發(fā)出周期性的噪聲，隨之，機(jī)身劇烈震動(dòng)，并帶動(dòng)所連接的管網(wǎng)系統(tǒng)和造紙生產(chǎn)設(shè)備、廠房強(qiáng)烈震動(dòng)，如不及時(shí)采取措施，壓縮機(jī)將受到嚴(yán)重破壞；另外，若吸入罐壓力過低，則吸入罐會(huì)被吸癟，因此，本文提出一種壓縮機(jī)防喘振軟保護(hù)控制系統(tǒng)——選擇性控制系統(tǒng)，即吸入罐壓力和壓縮機(jī)入口流量采取選擇性控制方案，可實(shí)現(xiàn)在控制吸入罐壓力的同時(shí)，有效地防止壓縮機(jī)的喘振而不影響造紙生產(chǎn)的正常進(jìn)行，克服了硬保護(hù)系統(tǒng)造成停車的弊端[ 1] 。
1控制系統(tǒng)的組成
1.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
為防止吸入罐壓力過低被吸癟和壓縮機(jī)喘振，又不造成設(shè)備停車，可采用選擇性控制方案。該控制方案由正常控制回路和取代控制回路組成，正�？刂苹芈房刂莆斯迚毫�，取代控制回路控制壓縮機(jī)人口流量，由選擇器進(jìn)行兩個(gè)回路的切換。壓縮機(jī)防喘振軟保護(hù)控制系統(tǒng)流程圖如圖1所示，其相應(yīng)的方框圖如圖2所示。
1.2控制設(shè)備選型
控制系統(tǒng)所需控制設(shè)備包括1個(gè)控制閥、1個(gè)壓力檢測(cè)變送器、1個(gè)流量檢測(cè)變送器、2個(gè)控制器和1個(gè)選擇器。
控制閥選用某公司生產(chǎn)的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，它適用于惡劣情況下的遠(yuǎn)程控制，符合最新國際規(guī)范，具有性能高、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)�？刂崎y安裝連接方式采用法蘭連接，閥體材料為WCB、CF8、CF8M，閥芯材料為SS316，密封材料為PTFE特殊高溫材料，填料采用PTFE柔性石墨，墊片為不銹鋼一石墨纏繞、強(qiáng)化聚四氟乙烯、軟金屬，可配附件包括手動(dòng)渦輪、防爆回訊器、定位器，該控制閥適用于造紙生產(chǎn)過程中[2-3] 。
壓力檢測(cè)變送器選用JCJ800F智能型壓力變送器，它可將壓力變化轉(zhuǎn)化為線性的電流或電壓信號(hào)；采用HART通信，該變送器具有通信和自診斷功能，用戶利用手持終端或現(xiàn)場總線系統(tǒng)遠(yuǎn)距離傳輸、讀取、顯示和輸入變送器的全部工作信息和附加信息。另外，該變送器還具有反向極性和限流保護(hù)、激光調(diào)阻溫度補(bǔ)償、測(cè)量范圍寬、抗腐蝕等特點(diǎn)，適于造紙生產(chǎn)流漿介質(zhì)。該變送器過載及抗干擾能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定；表頭設(shè)計(jì)獨(dú)特顯示，可以選配模擬、數(shù)字顯示表頭；零點(diǎn)和滿量程可通過手操器調(diào)節(jié)，量程遷移范圍寬。
流量檢測(cè)變送器選用KVZ智能孔板流量計(jì)，由測(cè)量流量的差壓發(fā)生裝置，配合各種差壓計(jì)或差壓變送器組成�？装辶髁坑�(jì)節(jié)流裝置與差壓變送器配套使用，可測(cè)量液體、蒸汽、氣體的流量，智能孔板流量計(jì)是集流量、溫度、壓力檢測(cè)功能于一體，能進(jìn)行溫度、壓力自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男乱淮髁坑?jì)。該孔板流量計(jì)采用先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)與微功耗新技術(shù)，具有功能強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、使用方便、安裝無須引壓管、可直接接差壓變送器和壓力變送器等優(yōu)點(diǎn)。其采用進(jìn)口單晶硅智能差壓傳感器，精度高、自診斷功能完善，其量程可自編程調(diào)整，同時(shí)顯示累計(jì)流量、瞬時(shí)流量、壓力、溫度。
控制器選用XMT626系列智能調(diào)節(jié)儀，該調(diào)節(jié)儀熱電阻、熱電偶、模擬量等19種信號(hào)自由輸入，顯示量程自由設(shè)定，精確調(diào)整零點(diǎn)；采用智能控制理論和傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合的方式，具有高精度的自整定功能，使控制過程具有響應(yīng)快、超調(diào)小、穩(wěn)態(tài)精度高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)常規(guī)PID難以控制的大滯后對(duì)象有明顯的控制效果=該調(diào)節(jié)儀采用WATCHDOG電路、軟件陷阱與冗余、掉電保護(hù)、數(shù)字濾波等技術(shù)，使儀表的整體抗干擾能力大大提高；輸出接口采用模塊化設(shè)計(jì)，功能配置方便靈活，新增多種故障控制策略，使過程控制更加安全=該控制器具有報(bào)警繼電器上電抑制功能，可消除儀表在上電時(shí)繼電器的擾動(dòng)；具有自動(dòng)與手動(dòng)之間無擾動(dòng)切換功能；具有PID上電緩啟動(dòng)功能；顯示方式采用雙排滿四位LED數(shù)碼管顯示。
選擇器選用DIN ISO C-P-O-S系列模擬信號(hào)超馳控制器，主要由多路高隔離DC/DC電源、信號(hào)比較器、信號(hào)隔離放大與變換電路組成，是一種高、低模擬信號(hào)選擇控制器。該選擇器可將兩路輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，并按設(shè)定要求選擇出其中的高信號(hào)或低信號(hào)（高選或低選），然后將選出信號(hào)進(jìn)行隔離放大轉(zhuǎn)換，特別適用于兩路模擬信號(hào)的比較、控制。
2控制系統(tǒng)的實(shí)施
2.1控制閥氣開、氣關(guān)形式的確定
控制閥的氣開、氣關(guān)形式對(duì)工藝生產(chǎn)的安全至關(guān)重要，選擇的原則是：如果輸入到氣動(dòng)執(zhí)行器的氣壓信號(hào)由于某種原因（如氣源故障、堵塞、泄漏等）而中斷時(shí)，應(yīng)先保證設(shè)備和操作人員的安全。氣源中斷時(shí)，為防止吸人罐被吸癟和防止壓縮機(jī)喘振，控制閥應(yīng)選氣關(guān)式，即當(dāng)失去氣源時(shí)，控制閥將處于全開狀態(tài)，保證氣體返回通道暢通，可有效防止設(shè)備和操作人員人身安全事故。
2.2控制器控制規(guī)律和正反作用的確定
控制器有壓力控制器和流量控制器兩個(gè)，為消除 系統(tǒng)余差，需引入積分控制規(guī)律，因此，兩個(gè)控制器 控制規(guī)律選擇PI控制規(guī)律。
確定控制器作用方向的依據(jù)是使控制系統(tǒng)構(gòu)成具 有被控變量負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，即4個(gè)環(huán)節(jié)放大倍數(shù) 的乘積應(yīng)為負(fù)值。本系統(tǒng)中，有兩個(gè)控制回路：正�？刂苹芈罚▔毫刂苹芈罚┖腿〈刂苹芈罚髁靠刂苹芈罚Ｔ趬毫刂苹芈分�，被控對(duì)象作用方向?yàn)檎豢刂崎y為氣關(guān)式，作用方向?yàn)樨?fù)；由于檢測(cè)變送器作用方向?yàn)檎�，因此，為保證回路構(gòu)成負(fù)反饋，壓力控制器的作用方向應(yīng)為正，即壓力控制器選擇正作用方式。在流量控制回路中，被控對(duì)象作用方向?yàn)檎�；控制閥為氣關(guān)式，作用方向?yàn)樨?fù)；由于檢測(cè)變送器作用方向?yàn)檎虼�，為保證回路構(gòu)成負(fù)反饋，流量控制器的作用方向亦應(yīng)為正，即流量控制器選擇正作用方式：因此，不管是壓力控制回路還是流量控制回路，都需要控制器為正作用方式[4] 。
2.3選擇器類型的確定
當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)口流量過低時(shí)會(huì)發(fā)生喘振現(xiàn)象，所以要求選擇器在此時(shí)應(yīng)選壓縮機(jī)進(jìn)口流量控制回路，又因?yàn)榱髁靠刂破鳛檎饔梅绞剑虼�，選擇器的類型應(yīng)為低選。
2.4控制系統(tǒng)防積分飽和措施
由于選擇性控制系統(tǒng)中總有一臺(tái)控制器處于開環(huán)狀態(tài)，因此易產(chǎn)生積分飽和，積分飽和現(xiàn)象使控制器不能及時(shí)反向動(dòng)作而暫時(shí)喪失控制功能，而且必須經(jīng)過一段時(shí)間后才能恢復(fù)控制功能，這將給安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。
控制系統(tǒng)防積分飽和選擇外反饋法，如圖3所示。積分外反饋信號(hào)取自選擇器的輸出信號(hào)，當(dāng)其中一個(gè)控制器處于工作狀態(tài)時(shí)，選擇器輸出信號(hào)等于它自身的輸出信號(hào)，而這個(gè)信號(hào)就成為另一個(gè)控制器的外部積分反饋信號(hào)，備用控制器不存在對(duì)自身偏差的積累而帶來的積分飽和問題。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，積分項(xiàng)為一常數(shù)，調(diào)節(jié)器僅具有比例作用。所以，處于備用開環(huán)狀態(tài)的調(diào)節(jié)器不會(huì)產(chǎn)生積分飽和。根據(jù)生產(chǎn)工況情況，備用調(diào)節(jié)器的輸出又被選中時(shí)，其輸出引入積分環(huán)節(jié)，立即恢復(fù)PI控制規(guī)律，投入系統(tǒng)運(yùn)行[5] 。
2.5控制系統(tǒng)工作過程
當(dāng)壓縮機(jī)入口流量高于喘振下限值時(shí)，選擇器選通吸人罐壓力信號(hào)，壓力控制回路正常工作，使吸人罐壓力穩(wěn)定，流量控制回路不工作；一旦壓縮機(jī)入口流量到達(dá)喘振下限值，則選擇器會(huì)選通壓縮機(jī)入口流量，流量控制回路正常工作，壓力控制回路暫不工作，使壓縮機(jī)人口流量回升，有效防止喘振。
3結(jié)語
壓縮機(jī)防喘振軟保護(hù)控制系統(tǒng)具有吸入罐壓力和壓縮機(jī)人口流量兩個(gè)控制回路，通過低選器實(shí)現(xiàn)回路之間的切換，在控制吸入罐壓力的同時(shí)，保證壓縮機(jī)人口流量不低于喘振下限，解決了吸入罐壓力過低被吸癟和壓縮機(jī)喘振的雙重問題，更重要的是，不需要生產(chǎn)設(shè)備停車，較硬保護(hù)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，提高了造紙生產(chǎn)效率。
4摘要：
針對(duì)造紙生產(chǎn)過程中壓縮機(jī)的特殊要求，采用選擇性控制系統(tǒng)，通過低選器實(shí)現(xiàn)吸入罐壓力和壓縮機(jī)人口流量兩個(gè)控制回路的切換，有效地解決了吸入罐被吸癟和壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象，控制過程中生產(chǎn)設(shè)備不停車，克服了硬保護(hù)系統(tǒng)的弊端。
