防喘振功能詳解:(主編：呂作清）防喘振功能詳解:(主編：呂作清）TRICON調(diào)速及防喘振功能描述蒸汽透平的速度控制：TRICONEX將根據(jù)汽輪機主機廠的起機曲線編制自動或半自動起機程序。在通常應用中，機組的速度控制可以有多種運行方式，包括停機、啟動、暖機、加速、運行等。在自動起機模式下，根據(jù)起機曲線的升速率，蒸汽透平將自動從零轉(zhuǎn)速升到最小轉(zhuǎn)速或額定轉(zhuǎn)速。另外，還將組態(tài)迅速越過臨界轉(zhuǎn)速的控制。在半自動起機模式下，操作工可在從零轉(zhuǎn)速到最小轉(zhuǎn)速之間的任何轉(zhuǎn)速下停留。一旦達到最小轉(zhuǎn)速，操作人員可將轉(zhuǎn)速進一步提高到工作轉(zhuǎn)速。防喘振控制基本原理：機組投入運行后，TRICON系統(tǒng)將根據(jù)壓縮機入口流量、入口壓力、出口壓力及相應的溫度，利用TRICONEX獨特的防喘振技術(shù)來判斷是否發(fā)生喘振。如發(fā)生喘振，則由防喘振控制器的輸出值進行調(diào)節(jié)防喘振控制閥。TRICON調(diào)速及防喘振功能描述蒸汽透平的速度控制：

通用喘振線

喘振參數(shù)壓縮機的喘振點可由壓比（Pd/Ps）及入口流量表測出的入口流量計算得出。入口流量的測量值與Pd,Ps,Td,及Ts等可用來計算等價孔板值h（該孔板可視為位于壓縮機的入口），進而作出喘振預測。

防喘控制的I/O要求Tag

Type

FunctionPT AI 入口/出口壓力TT AI 入口/出口溫度FT AI 入口流量PV AO 防喘閥SOV DO 旁路/放空閥ESD DI 跳車輸出通用喘振線喘振參數(shù)防喘控制方框圖

TRICONEX的防喘控制系統(tǒng)可由各個獨立的功能模塊來描述，每個模塊都有各自已定義的功能，并通過輸入輸出信號（均給出位號名）與其它功能模塊相互連接和作用。防喘控制方框圖

TRICONEX的防喘控制系統(tǒng)

防喘模塊方框圖

防喘模塊方框圖各塊的功能介紹TS3000控制系統(tǒng)的喘振控制功能用上圖形象的表達，每一個模塊都定義一種具體的控制功能，各種控制功能相互作用，構(gòu)成一個完整的防喘振控制系統(tǒng)。模塊1選定控制算法。模塊2檢測工作點離喘振控制曲線的遠近情況。模塊3喘振安全域（即喘振控制曲線與喘振曲線之間的距離）重新校驗，如果機組發(fā)生喘振，說明喘振安全域設(shè)得不太準確，需要自動重新調(diào)整。模塊4生成喘振控制線，即喘振曲線加喘振安全域得到的喘振控制曲線。模塊5計算出喘振控制器的設(shè)定值。振控制器的設(shè)定值根據(jù)工作點的變化而變化。各塊的功能介紹TS3000控制系統(tǒng)的喘振控制功能用上圖形象的模塊6喘振控制器，這是一個PID控制器，根據(jù)喘振控制器的設(shè)定值及當前的入口流量來計算出喘振控制器的輸出值。模塊7計算喘振控制器的比例項輸出。如工藝擾動特別大或其它原因，造成機組突然喘振，喘振控制器來不及響應，這時該模塊輸出一個比例項輸出值，迅速打開防喘伐。模塊8計算機組啟動時的控制邏輯輸出值。在機組啟動時，控制邏輯使防喘伐全開，使機組安全啟動，從而防止意外事故發(fā)生。模塊9選擇防喘振控制程序的輸出值。即在快速PID控制器的輸出值，比例項的輸出值，機組啟動時的邏輯控制器的輸出值三者之間進行高選。模塊6喘振控制器，這是一個PID控制器，根據(jù)喘振控制器的模塊10計算喘振－速度耦合控制器的值。如果喘振發(fā)生，控制邏輯會使控制器的設(shè)定值增加，使機組的轉(zhuǎn)速升高增大入口流量防止喘振。當然如果轉(zhuǎn)速升高，機組的出口壓力進一步升高，有可能繼續(xù)引起喘振，就應該解除耦合實現(xiàn)解耦控制。模塊11實現(xiàn)喘振控制邏輯的硬手動，軟手動（半自動）及自動控制功能。如果在硬手動方式，快速PID控制器的輸出值不起作用。如果在軟手動方式，快速PID控制器仍然監(jiān)視機組的運行情況，防止機組發(fā)生喘振。模塊12閥門預置功能，用來提供閥門的響應速度。模塊13對等百分比伐進行線性化處理，提供其響應特性。模塊14如果聯(lián)鎖停車，用開關(guān)量信號緊急打開防喘伐。模塊10計算喘振－速度耦合控制器的值。如果喘振發(fā)生，控制TRICON喘振控制器特性特性簡介：因為喘振發(fā)生得很快，必須使用特殊的控制技術(shù)來保證防喘閥及時打開。TRICON控制器的運算速度很快，而且能夠高效處理復雜的算法，所以TRICON控制器可以理想地實現(xiàn)防喘控制。防喘控制策略的標準特性有：可選擇Pd/Ps對h/Ps或Dp對h的算法如果喘振發(fā)生，喘振安全裕度可自動調(diào)整設(shè)定點浮動線功能可以在工作點向喘振線竄動時及時打開防喘閥特殊的喘振控制器帶有適應增益及快開/慢關(guān)響應等功能比例調(diào)節(jié)功能可以‘迫使’防喘閥獨立于控制過程而打開靈活的起機和跳車邏輯可選擇手動控制幫助設(shè)定、測試和故障排除當喘振逼近或透平跳車時，電磁閥觸點輸出可“打開”防喘閥說明：如果實際應用需要，以上特性均可實現(xiàn)，未要求的特性則不予實現(xiàn)。TRICON喘振控制器特性特性簡介：壓比或壓升算法選擇：如前所述，根據(jù)使用需要，可選兩種防喘算法之一進行組態(tài)。喘振線最多可以設(shè)置到10段。下面的圖例顯示的是4段的喘振線。

喘振曲線－壓比

壓比或壓升算法選擇：如前所述，根據(jù)使用需要，可選兩種防喘算法

喘振曲線－壓升喘振曲線－壓升安全裕度重校：

如果系統(tǒng)檢測到工作點越過喘振線，表示喘振已發(fā)生，喘振控制線將被自動調(diào)節(jié)到右方，而加大安全余量?？赡軐е麓竦臈l件有：因壓縮機磨損導致喘振線移位變送器調(diào)校不準確安全裕度不足過程條件突變喘振線設(shè)置錯誤每當如前述喘振被檢測到，安全裕度增加（控制線右移）一個校準量。輸入一個裕度新值可使瞬態(tài)計數(shù)器歸零，且使重校后的裕度等于輸入值。系統(tǒng)可組態(tài)為每次增加一個固定量（如2％），或一個累加量（如1，2，4，8％等）。重校發(fā)生的最大次數(shù)亦可組態(tài)。系統(tǒng)可顯示如下量：喘振發(fā)生次數(shù)（校準次數(shù)）初始安全裕度當前重校后的安全裕度安全裕度重校：如果系統(tǒng)檢測到工作點越過喘振線，表示喘振已發(fā)設(shè)定點浮動線：

一般情況下，壓縮機不會在喘振線上持續(xù)運行或過長時間運行。當工作點在控制線右方（安全區(qū)域），喘振控制器的設(shè)定點（線）須在當前h值的某一可設(shè)百分比范圍內(nèi)以可設(shè)值移動。當工作點越過設(shè)置點（浮動線），以小幅快速向喘振線竄動時，將發(fā)生如下情形：防喘閥迅速打開設(shè)定點浮動線將以可設(shè)值移動直至防喘閥全關(guān)新工作點建立如果設(shè)定點浮動線與喘振控制線重合，系統(tǒng)將保持回流以保證在喘振控制線上運行，此特性并非在所有條件下應用，在應用前亦需作充分評估設(shè)定點浮動線：一般情況下，壓縮機不會在喘振線上持續(xù)運行或過設(shè)定點浮動線

設(shè)定點浮動線適應性增益和非對稱響應：喘振控制器提供了一種適應性增益特性。當工作點在喘振控制線右方時，該特性減少了比例動作。當工作點在喘振控制線右方的操作裕度超過設(shè)定距離，則調(diào)用適應性增益特性。

根據(jù)比例或積分響應，防喘閥可打開，但STRAIGHTRAMP功能限制了防喘閥的關(guān)閉。該特性使得防喘閥響應快。當工作點安全地移到喘振控制線的右方，防喘閥以設(shè)定速率慢關(guān)，保證將透平驅(qū)動機及工況控制器調(diào)整到新的工作條件下。適應性增益和非對稱響應：喘振控制器提供了一種適應性增益特性。比例功能：

系統(tǒng)有一純比例調(diào)節(jié)階段，該階段可獨立于正常PI控制器打開防喘閥。當工作點移到喘振控制線左方，而正常PI控制器無法提供足夠響應，可能導致嚴重的過程失序時，則進入該階段。亦即在控制線左方到達某一特定裕度，則打開防喘閥，進入該階段。當工作點與喘振線重合時，防喘閥全開。換言之，工作點進入喘振控制線及喘振線之間時，防喘閥按比例打開。該比例階段是由信號選擇器來實現(xiàn)的?？刂破鞯姆答亜幼髌仁箍刂破鬏敵龈櫾撾A段。

即使在喘振控制器失調(diào)情況下，此特性仍可保護機組。比例功能：系統(tǒng)有一純比例調(diào)節(jié)階段，該階段可獨立于正常PI控手操控制：

有兩種手操控制可選：第一種為全權(quán)手操控制功能。它允許防喘閥不顧喘振控制器的作用而關(guān)閉。這種選擇在測試和設(shè)定的時候有用，但不可組態(tài)為正常操作。因為如果系統(tǒng)被置于手操狀態(tài)，喘振控制器將無法開閥防喘。第二種為限權(quán)手操控制功能。這種選擇設(shè)定了一個防喘閥的最小開度，它允許操作工開閥，而不允許關(guān)，如果控制器需要開閥避免喘振的話。

閥的線性化及反轉(zhuǎn)TRICON提供了可與調(diào)節(jié)閥同比例的線性度，因而可產(chǎn)生更為線性化的增益。當系統(tǒng)在不同點而非耦合點運行時，則避免了任何可能的不穩(wěn)定性。大多數(shù)應用場合下，總有一個防喘閥是氣開閥，它需要防喘閥輸出反轉(zhuǎn)。TS3000系統(tǒng)可組態(tài)為徑向或反轉(zhuǎn)操作。手操控制：有兩種手操控制可選：第一種為全權(quán)手操控制功能。DUMP輸出：當向喘振控制線左方出現(xiàn)特定竄動時，可組態(tài)一個觸點輸出打開大功率電磁閥，來使防喘閥快開。此特性對于有較短閥程的大閥門來說很有用。當系統(tǒng)從喘振狀態(tài)回來時，電磁閥關(guān)。對閥的控制則可從比例控制恢復到正常的喘振控制。

DUMP輸出：當向喘振控制線左方出現(xiàn)特定竄動時，可組態(tài)一個觸防喘振控制在本套系統(tǒng)中，我們利用TRICON防喘振擴展函數(shù)模塊來完成壓縮機的防喘振控制。防喘振擴展函數(shù)及功能塊說明

在本套系統(tǒng)中，我們利用TRICON防喘振擴展函數(shù)功能模塊來完成壓縮機的防喘振控制。應用在防喘振控制中防喘振擴展函數(shù)文件名：SGA31-02.LT2

防喘振擴展函數(shù)的各功能塊作用如下：喘振線功能塊（Surge_Line）COMPRESSOR_SURGE_LINE喘振監(jiān)測功能塊（Surge_Detect_02）COMPRESSOR_SURGE_DETECT喘振調(diào)節(jié)功能塊（Surge_Control_02）COMPRESSOR_SURGE_CONTROL防喘振控制在本套系統(tǒng)中，我們利用TRICON防喘振擴展函數(shù)喘振檢測功能塊（Surge_Detect_02）在本程序中，我們使用的是壓比aPRATIO102J1對流量差壓rHX102J1（Pd/Ps對h/Ps）的算法。在完全手動狀態(tài)下gMANUAL置1，輸出閥位由操作員在HMI“手動輸出”上給出，當在半自動狀態(tài)下，手動控制時，喘振控制優(yōu)先。本程序喘振控制模式采用壓比rPRATIO（Pd/Ps縱坐標）對能力rHX（h/Ps橫坐標）組成的坐標曲線，選壓比算法時kSUMOD設(shè)置為1，入口流量選擇帶溫度補償即HXTYPE設(shè)置為2，機組效率EFF=0.85,熱容比K=1，入口壓力單元（表壓刻度）X=5（模塊內(nèi)有壓力補償101.3KPa），出口壓力單元（表壓刻度）Y=5（模塊內(nèi)有壓力補償101.3KPa），溫度單元Z=2（攝氏度）。

壓縮機基準溫度Tb（40.0℃），孔板基準溫度Tbo（40.0℃），基準壓力Pb（70.0KPa），孔板基準壓力Pbo（70.0KPa），安全裕度偏置KEBIAS=10，比例安全裕度即安全裕度線修正置KEPROP=7，喘振線裕度rADMARC1。

喘振點為rSULIN，壓比為rPRATIO（Pd/Ps），能力為rHX(H/Ps)喘振檢測功能塊（Surge_Detect_02）在本程功能塊2喘振安全裕度恢復可由HMI上的“復位按鈕”gMARRS決定，復位gMARRSC1置1。當前裕度rMAR=rHX–rSULIN（喘振線）如果rMAR<kDUMP快開標志(fDUMP=1)如果rHX>rSUCLN（喘振控制線）快開標志(fDUMP=0)防喘振下移線微調(diào)量kRCIN=2（rADMAR=rADMAR+kRCIN），每喘振一次，下移rADMAR增加2%（右移）。產(chǎn)生新的防喘振線rXCA～rXCF。自適應增益裕度kGNMAR=10（最多下移5次）。功能塊2喘振安全裕度恢復可由HMI上的“復位按鈕”gMAR功能塊3如果當前裕度rMAR<-1喘振標志(fINSUR=1)如果當前裕度rMAR>1喘振標志(fINSUR=0)如果喘振標志fINSUR置1，在HMI喘振標志“燈”變紅，喘振累積數(shù)rSURNO自動加1，在HMI上顯示“喘振累積數(shù)”rSURNO=rSURNO+1如果喘振微調(diào)發(fā)生的數(shù)rRECNO<kRECNO允許微調(diào)數(shù)10，因微調(diào)增量kRCIN=2（2%），故下移次數(shù)最多5次。如果微調(diào)類型kRECT=0，微調(diào)增量Krcinc=2（2%）

喘振線下移裕度rADMAR=rADMAR+kRCIN喘振微調(diào)發(fā)生的數(shù)rRECNO=rRECNO+1并在HMI上顯示“喘振數(shù)”。功能塊3如果當前裕度rMAR<-1喘振標志(fINS功能塊4偏置（斜線）安全裕度(%)rEBIAS=10喘振線rSULIN比例安全裕度(%)rEPROP=7總安全裕度(%)rMARTL=rEBIAS+(rEPROP*rSULIN)/100+rADMAR功能塊4偏置（斜線）安全裕度(%)rEBIAS=10功能塊5當前操作點遠離喘振線時：HOVER控制點設(shè)定rSUCSP=rHX-kHOVER（喘振盤旋裕度kHOVER設(shè)置為5）喘振盤旋斜率kHOVRR設(shè)置為3(%/secs)喘振控制線rSUCLN是希望的安全極限即防喘振線或防喘振下移線。當前操作點接近喘振線rSULIN時：HOVER控制點設(shè)定rSUCSP與喘振控制線rSUCLN低選后作為新的操作點設(shè)定點。功能塊5當前操作點遠離喘振線時：喘振調(diào)節(jié)功能塊（Surge_Control_02）輸入：kGNMAR自適應增益裕度，（放大范圍）設(shè)置為10(%)。KSUGN喘振PID增益（初值3）可以在HMI上位機修改放大倍數(shù)。KSUINT喘振PID積分（初值30）、秒。kSUDER喘振PID微分時間，設(shè)置為0(seconds)。kSURMPPID關(guān)斜率，設(shè)置為(%/sec)。RSUCSP喘振PID控制設(shè)定點(Module5)。rHX能量。rMAR當前操作裕度(Module2)。RMARTL總安全裕度(Module3)rSUCON喘振PID控制輸出(%)喘振調(diào)節(jié)功能塊（Surge_Control_02）輸入：PID控制參數(shù)作用方式：反作用設(shè)置控制器慢關(guān)功能kSURMPPID慢關(guān)斜率設(shè)置為4(%/sec)放大倍數(shù)kSUGN設(shè)置初值默認3，可以在HMI畫面上修改“放大倍數(shù)”積分時間kSUINT(秒)設(shè)置初值默認30，可以在HMI畫面上修改“積分時間”微分時間設(shè)置為0(seconds)kSUDER=0PID慢關(guān)斜率設(shè)置為4(%/sec)kSURMP=4如果（rHX）超過控制線kGNMAR操作裕度、那么比例功能加倍，并且1/4積分時間。如果工作點在比例交叉線左面就激活（Module７），微分極限就被使用。PID控制參數(shù)作用方式：反作用功能塊7系統(tǒng)中有一個獨立的比例項，它可強制防喘振閥打開，其作用與常規(guī)PI調(diào)節(jié)器之間相互獨立。當操作點工作在喘振控制線rSUCLN的左側(cè)時，比例項在喘振控制線左側(cè)的rMAR某一設(shè)定區(qū)域內(nèi)開始打開防喘振閥，當操作點到達喘振線時完全打開防喘振閥。比例閥范圍PROMX=rPROTM3A*(rMARTL3A*kPROEN-MAR3A)/(MARTL3A*kPROEN)最大比例極限kPROMX=100，比例閥范圍rPROTM在0%~100%之間，0%時全關(guān)，100%時全開。比例功能的安全裕量系數(shù)為kPROEN=0.7，總安全裕度rMARTL，當前裕度rMAR功能塊7系統(tǒng)中有一個獨立的比例項，它可強制防喘振閥打開，其作功能塊8fSUENB防喘振閥激活標記TRUEkSTRMP啟動關(guān)斜坡（慢關(guān)）3.0%kSUPMX啟動最大極限100%rSTUP啟動強制閥信號如果喘振激活標志fSUENB=1，在kSTRMP=3%比率，斜坡rSTUP到0%。如果喘振激活標志fSUENB=0，rSTUP=kSUPMX=100%防喘振控制不起作用。功能塊8fSUENB防喘振閥激活標記TRUE功能塊9輸入：rSUCLN喘振控制線1(Module6)。RPROTM比例閥范圍(Module7)。rSTUP啟動斜坡(Module8)rSUVLV選擇閥輸出。喘振閥輸出(rSUVLV)是喘振PID控制輸出(rSUCON)、比例裕度(rPROTM)、啟動斜坡(rSTUP)的高選。功能塊9輸入：功能塊10輸入：gSPBEN壓縮機速度偏移激活（TRUE）。kSPBDE微分速度偏移2（RPM/%）。kSPBMX速度最大量偏移100kSPBRR速度給定斜率2（rpm/sec）)kSPBFL速度偏置補償0.5rSUVLV從（Module9）選定的喘振輸出。輸出：rSPB速度偏置輸出到速度參考置。rSPBF=EXPFLT(rSUVLV,kSPBF).rSPBFL=rSPBF從持續(xù)掃描。微分開方：rSPBUP=kSPBDE?(rSPBF-rSPBFL)ClamprSPBUPbetween0andkSPBMX.IfgSPBEN=0,setrSPBUP=0.執(zhí)行斜坡：IfrSPB

rSBPUP,rSPB=rSBPUP