專利名稱：避免單軸pta壓縮機組正常停機時發生喘振的控制方法
技術領域：
本發明屬于動力機械工程專業領域，具體涉及一種控制方法，特別是一種避免單軸PTA壓縮機組正常停機時發生喘振的控制方法。
背景技術：
在傳統的壓縮機組正常停機控制中，一般采用防喘振控制回路、靜葉控制回路以及汽輪機轉速控制回路相匹配的原則，保證各個回路按照各自的停機指令進行相應的調節，壓縮機組則可安全停機。具體操作步驟如下汽輪機以一定速率逐漸降轉速運行，同時調速閥慢慢關閉，防喘振閥逐漸打開，靜葉以一定速率慢速退回到最小工作角，在整個正常停機過程中各個控制設備不能有明顯的控制波動，停機過程始終保持平穩，直到壓縮機組轉速為零，實現安全正常停機。 PTA (即精對苯二甲酸)是生產聚酯的重要原料。共用放空管線串聯型單軸PTA壓縮機組由汽輪機、離心壓縮機、軸流壓縮機和尾氣透平膨脹機串聯組成。其中，軸流壓縮機和離心壓縮機為氧化反應器提供壓縮后的空氣；汽輪機利用工藝裝置副產蒸汽為機組提供動力；尾氣透平膨脹機負責回收工藝尾氣能量進行做功。由于空氣經軸流壓縮機壓縮后直接進入離心壓縮機進行二次升壓，壓縮后的空氣直接進入工藝裝置參與生產，對于軸流壓縮機和離心壓縮機來說，分別設置放空消聲器會產生不必要的浪費，故目前常用的壓縮機組管道中只設置一臺放空消聲器，軸流壓縮機和離心壓縮機均通過同一個放空消聲器放空，這無形中使軸流壓縮機出口和離心壓縮機出口管路相連通。這種情況下，傳統的停機控制技術已經不能保證它的安全停機，當控制系統發出正常停機信號后，在軸流壓縮機和離心壓縮機的防喘振閥打開的同時，送往工藝方向管線上的逆止閥此時也已經全部關閉，由于離心壓縮機出口壓力高于軸流壓縮機出口壓力，當軸流壓縮機防喘振閥開到某一角度，離心壓縮機出口部分壓縮氣體經過放空前共用管線倒流回軸流壓縮機出口，導致軸流壓縮機出口壓力瞬間急劇上升，隨后又出現壓力瞬間急劇波動，引起軸流壓縮機在靜葉小角度下發生喘振，最終因軸流壓縮機振動過高引起機組聯鎖停機，同時也會對壓縮機組帶來潛在的致命危害。因此，研究一種避免單軸PTA壓縮機組正常停機時發生喘振的控制方法單軸PTA壓縮機組正常停機時的控制方法，對于共用一個放空管道的串聯型PTA壓縮機組的安全停機是十分有必要的。
發明內容
針對上述現有技術存在的缺陷與不足，本發明的目的在于，提出一種避免單軸PTA壓縮機組正常停機時發生喘振的控制方法，該方法在機組正常停機過程中，合理控制軸流壓縮機防喘振閥、離心壓縮機防喘振閥、靜葉關閉的先后順序及速率，對機組的正常停機過程進行控制。經現場試驗驗證，該方法有效避免了共用放空管線串聯型單軸PTA壓縮機組在正常停機過程中發生喘振，確保機組安全、平穩的正常停機引起的振動過高聯鎖緊急停機的現象。為了達到上述目的，本發明采用如下的技術解決方案一種避免單軸PTA壓縮機組正常停機時發生喘振的控制方法，具體包括如下步驟在軸流壓縮機防喘振控制系統的控制程序中設定軸流壓縮機防喘振閥的開閥速率，在離心壓縮機防喘振控制系統的控制程序中設定離心壓縮機防喘振閥的開閥速率，在靜葉控制系統的控制程序中設定在收到正常停機信號后，靜葉控制系統控制軸流壓縮機靜葉延時關閉；保證離心壓縮機防喘振閥的開閥速率大于軸流壓縮機防喘振閥的開發速率，且保證當離心壓縮機防喘振閥和軸流壓縮機防喘振閥全開后，靜葉開始關閉；在PTA壓縮機組正常停機時，軸流壓縮機防喘振控制系統和離心壓縮機防喘振控 制系統分別按照設定的開閥速率，對軸流壓縮機防喘振閥和離心壓縮機防喘振閥進行開閥控制；靜葉控制系統收到正常停機信號后延時，然后按照設定的關閉速率控制靜葉關閉。本發明還包括如下其他技術特征所述軸流壓縮機防喘振閥的開閥速率為I秒鐘開2%，離心壓縮機防喘振閥的開閥速率為I秒鐘開10%，靜葉關閉延時50秒。所述靜葉的關閉速率為I秒鐘關閉2%。本發明的控制方法的控制參數符合壓縮機性能，通過對相互關聯的防喘振調節回路進行速率控制，同時將靜葉調節回路時間與防喘振回路的開閥時間相匹配，有效避免了壓縮機組喘振與劇烈持續喘振導致壓縮機振動過高引起機組聯鎖停機的發生，保證壓縮機組始終運行在正常工況調節范圍內，為共用放空管線串聯型單軸PTA壓縮機組的安全正常停機提供了保證。
圖I是共用放空管線串聯型單軸PTA壓縮機組的結構及流程示意圖。圖2是使用發明的方法前，軸流壓縮機防喘振控制器參數趨勢。圖3是使用發明的方法前，離心壓縮機防喘振控制器參數趨勢。圖4是使用發明的方法前，壓縮機組軸振動參數趨勢。圖5是使用發明的方法后，軸流壓縮機防喘振控制器參數趨勢。圖6是使用發明的方法后，離心壓縮機防喘振控制器參數趨勢。圖7是使用發明的方法后，壓縮機組軸振動參數趨勢。以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式參見圖1，本發明的單軸PTA壓縮機組正常停機時的控制方法應用于共用放空管線串聯型單軸PTA壓縮機組的正常停機控制，該機組包括汽輪機、放空消聲器、軸流壓縮機、離心壓縮機、尾氣透平膨脹機、檢測裝置、執行機構、軸流壓縮機防喘振控制系統、離心壓縮機防喘振控制系統和靜葉控制系統；所述的檢測裝置包括軸流壓縮機入口壓力變送器(PT101)、軸流壓縮機出口壓力變送器(PT102)、軸流壓縮機喉部差壓變送器(PdTlOl)、離心壓縮機入口壓力變送器(PT201)、離心壓縮機出口壓力變送器(PT202)、離心壓縮機出口流量計、離心壓縮機出口差壓變送器(PdT203)、離心壓縮機出口流量壓力補償變送器(PT203)、離心壓縮機出口流量溫度補償熱電阻(TE203)、離心壓縮機止回閥后壓力變送器(PT204)、靜葉位置變送器(ZTlOl)；所述的執行機構包括軸流壓縮機防喘振閥、離心壓縮機防喘振閥、壓縮機組止回閥、靜葉調節電動執行機構(Z JIOI)。其中，汽輪機、軸流壓縮機、離心壓縮機、尾氣透平膨脹機依次串聯；軸流壓縮機防喘振閥、軸流壓縮機入口壓力變送器(PT101)、軸流壓縮機出口壓力變送器(PT102)、軸流壓縮機喉部差壓變送器(PdTlOl)分別連接軸流壓縮機防喘振控制系統；尚心壓縮機防喘振閥、尚心壓縮機入口壓力變送器(PT201)、尚心壓縮機出口壓力變送器(PT202)、離心壓縮機出口差壓變送器(PdT203)分別連接離心壓縮機防喘振控制系 統；靜葉調節電動執行機構(ZJ101)、靜葉位置變送器(ZT101)、離心壓縮機止回閥后壓力變送器(PT204)分別連接靜葉控制系統；軸流壓縮機防喘振閥、離心壓縮機防喘振閥均連接放空消聲器和壓縮機組止回閥，壓縮機組止回閥連接工藝管線。本發明的單軸PTA壓縮機組正常停機時的控制方法具體包括如下步驟在軸流壓縮機防喘振控制系統的控制程序中設定軸流壓縮機防喘振閥的開閥速率為I秒鐘開2% ;在離心壓縮機防喘振控制系統的控制程序中設定離心壓縮機防喘振閥的開閥速率為I秒鐘開10% ;在PTA壓縮機組正常停機時，軸流壓縮機防喘振控制系統和離心壓縮機防喘振控制系統分別按照設定的開閥速率控制開閥；使得當離心壓縮機防喘振閥全開(10秒鐘后)時，軸流壓縮機防喘振閥的開度為20 %，這是為了在正常停機過程中，使離心壓縮機防喘振閥遠遠先于軸流壓縮機防喘振閥全部打開，有效避免離心壓縮機的放空氣體從放空管道倒流回軸流壓縮機。上述各閥門的開閥速率不僅限于給出的速率，其可根據不同的用戶現場，有針對性的根據現場調試經驗合理設置，設置時需保證離心壓縮機防喘振閥先于軸流壓縮機防喘振閥全部打開。在靜葉控制系統的控制程序中設定在收到正常停機信號時，靜葉關閉延時50秒，軸流壓縮機靜葉關閉速率為I秒鐘關閉2% ;在PTA壓縮機組正常停機時，靜葉控制系統收到正常停機信號后延時50秒后，靜葉控制系統按照設定的靜葉關閉速率關閉靜葉，這是為了在正常停機過程中使得靜葉在軸流壓縮機防喘振閥、離心壓縮機防喘振閥全開的情況下再逐漸關閉，以避免軸流壓縮機在小角度下由于出口壓力急劇上升而發生喘振現象，最終導致軸流壓縮機組振動過高引起機組聯鎖停機。上述靜葉延時時間不限于給出的時間，該時間可根據不同的用戶現場，有針對性的根據現場調試經驗合理設置，設置時須保證離心壓縮機防喘振閥和軸流壓縮機防喘振閥全部打開后再啟動靜葉控制系統。本發明的方法在PTA壓縮機組正常停機命令發出后，改變了傳統的控制流程，在汽輪機降轉速的整個過程中，合理規劃正常停機時各個控制回路設備的動作順序，通過反復多次的調試試驗及壓縮機性能曲線分別對離心壓縮機防喘振閥和軸流壓縮機防喘振閥設置了合理的開閥速率，使得離心壓縮機防喘振閥開閥時間早且開閥量大于軸流壓縮機防喘振閥，使從離心壓縮機出口倒流回軸流壓縮機出口的氣體壓力小于軸流壓縮機出口的氣體壓力，消除了兩個防喘振閥在各自回路進行調節時的相互影響。在壓縮機運行工況點遠離喘振線的時刻，對靜葉進行關閉時不會導致壓縮機在較小工作角度工作時引發喘振，因此發明人合理設置了靜葉關閉的起始時間和靜葉關閉速率，關閉的起始時間和靜葉關閉速率均由發明人的經驗和反復多次的實際操作而確定。本發明的方法已經在PTA現場成功投運，根據所投運的現場的多次驗證，該方法安全可靠，對于機組正常停機控制效果很好，有效避免了共用放空管線串聯型單軸PTA壓縮機組正常停機時發生喘振引起的聯鎖停機現象。案例I :在未采用此發明控制方式前，某PTA現場共用放空管線串聯型單軸PTA機組正常停機時，軸流壓縮機發生喘振現象，導致軸流壓縮機振動過大引起機組聯鎖停機。目前傳統的停機方式中，正常停透平區別于緊急停機，它的停機過程是汽輪機逐 漸降轉速，同時慢慢關閉調速閥，軸流防喘振閥和離心防喘振閥以相同速率慢速打開，靜葉慢速退回到最小工作角。從趨勢圖2、圖3和圖4中看出，當機組轉速N_Hz開始下降時，即4:45:58開始正常停透平操作，這時轉速(NJlz)開始慢慢下降，離心壓縮機防喘振閥ZT10401A已經緩慢全開，而軸流壓縮機防喘振閥ZT10302A已經從22. 64%緩慢打開，軸流壓縮機靜葉ZT10301A在4:46:13緩慢退向最小工作角。4:46:16軸流壓縮機出現了振動過高導致停機。觀察趨勢圖后發現在4:46:10只有軸流壓縮機出口壓力PT10302A急劇上升，再沒有其它任何異常，可是壓力怎么會突然升高？從趨勢圖2、圖3和圖4中分析出，當系統發出正常停機信號后，離心壓縮機和軸流壓縮機防喘振閥同時以一定速率打開，且靜葉同時以一定速率關閉到最小角。由圖2和圖3軸流壓縮機和離心壓縮機在4:46:16的數值可清晰地看出，軸流壓縮機出口壓力PT10302A為66. 87KpaA，離心壓縮機出口壓力PT10406A為O. 39Mpag,其遠大于軸流壓縮機的排氣壓力；同時在4:45:58時離心壓縮機防喘振閥已經全開，而此時軸流壓縮機防喘振閥正在逐漸打開，送往工藝方向管線上的逆止閥此時也已經全關，當軸流壓縮機防喘振閥開到某一角度，離心壓縮機出口部分壓縮氣體經過放空前共用管線倒流回軸流壓縮機出口，也繼續導致軸流壓縮機出口壓力瞬間急劇上升，隨后又出現壓力瞬間急劇波動，4:46:13時軸流靜葉開始關閉，由于軸流防喘振閥此時的開度為50%左右，從而引起軸流壓縮機在靜葉小角度下發生喘振，最終因軸流壓縮機振動YISA10712A過高引起機組聯鎖停機。案例2 :采用本發明的方法后，某PTA現場共用放空管線串聯型單軸PTA機組正常停機時，再未發生過喘振導致軸流壓縮機振動過大引起機組聯鎖停機的現象。從趨勢圖5、圖6和圖7中看出，當機組轉速N_Hz開始下降時，即20:52:41開始正常停透平操作，這時轉速(NJlz)開始慢慢下降，離心壓縮機防喘振閥ZT10401A已經全開，而軸流壓縮機防喘振閥ZT10302A開始從65. 71 %緩慢打開，軸流壓縮機靜葉ZT10301A在20:53:10才開始緩慢退向最小工作角。從趨勢圖7中看出，一直到機組ESD停車之前，這個機組的振動值都在正常范圍內波動。采用此發明控制方法后，保證了離心壓縮機防喘振閥先于軸流壓縮機防喘振閥全部打開；同時保證了離心壓縮機防喘振閥和軸流壓縮機防喘振閥全部打開后再啟動靜葉控制系統；從上述案例可以看出，本發明的方法安全可靠，對于機組正常停機控制效果很好，有效避免了共用放空管線串聯型單軸PTA壓縮機組正常停機時發生喘振而引起的聯鎖停 機現象。
權利要求
1.一種避免單軸PTA壓縮機組正常停機時發生喘振的控制方法，其特征在于，具體包括如下步驟 在軸流壓縮機防喘振控制系統的控制程序中設定軸流壓縮機防喘振閥的開閥速率，在離心壓縮機防喘振控制系統的控制程序中設定離心壓縮機防喘振閥的開閥速率，在靜葉控制系統的控制程序中設定在收到正常停機信號后，靜葉控制系統控制軸流壓縮機靜葉延時關閉；保證離心壓縮機防喘振閥的開閥速率大于軸流壓縮機防喘振閥的開發速率，且保證當離心壓縮機防喘振閥和軸流壓縮機防喘振閥全開后，靜葉開始關閉； 在PTA壓縮機組正常停機時，軸流壓縮機防喘振控制系統和離心壓縮機防喘振控制系統分別按照設定的開閥速率，對軸流壓縮機防喘振閥和離心壓縮機防喘振閥進行開閥控制；靜葉控制系統收到正常停機信號后延時，然后按照設定的關閉速率控制靜葉關閉。
2.如權利要求I所述的避免單軸PTA壓縮機組正常停機時發生喘振的控制方法，其特征在于，所述軸流壓縮機防喘振閥的開閥速率為I秒鐘開2%，離心壓縮機防喘振閥的開閥速率為I秒鐘開10%，靜葉關閉延時50秒。
3.如權利要求I或2所述的避免單軸PTA壓縮機組正常停機時發生喘振的控制方法，其特征在于，所述靜葉的關閉速率為I秒鐘關閉2%。
全文摘要
本發明屬于動力機械工程專業領域，特別涉及石化行業一種共用放空管線串聯型單軸PTA壓縮機組。具體公開了一種共用放空管線串聯型單軸PTA壓縮機組保證其正常停機時的控制方法，本發明的目的在于，利用新的編程方法，在機組正常停機過程中，合理設置停機動作的先后順序及速率，確保機組安全、平穩的停機。這種控制方式有效的避免了共用放空管線串聯型單軸PTA壓縮機組正常停機過程中發生喘振而引起振動過高聯鎖緊急停機的現象。目前，此方法已經在某PTA現場成功投運，并驗證了此控制方案對于機組正常停機控制效果良好，這種正常停機的控制方法有效的避免了機組在正常停機過程中發生喘振的現象，既保護了機組，也為用戶帶來了巨大的經濟效益。
文檔編號F04D27/00GK102878100SQ20121035615
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者張娜, 胡茜, 彭洪斌, 王航, 孫鴻聲, 董林森, 王耀憲, 孟繼軍, 張東濤 申請人:西安陜鼓動力股份有限公司