[发明专利]一种大型氦压缩机站多级压力的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及压缩机站自动控制方法领域，具体是一种大型氦压缩机站多级压力的控制方法。

背景技术

氦制冷循环过程中所需的高压氦气是由压缩机压缩实现的，压缩机是制冷机系统重要的动力设备。大型氦制冷机制冷量大、流程复杂，通常需要配备多级不同流量和压比的大型压缩机系统，压缩机系统又可划分为储气、回收、主压缩机组三个子系统。储气系统由多个中压筒构成，储气压力介于低压和中压之间；回收系统由悬浮式气柜和回收压缩机构成；主压缩机一般由多台大型螺杆压缩机串并联组成，能量滑阀是螺杆压缩机常用的能量调节装置，可以实现排气量的无极调节。稳态运行时，压缩机站为制冷机提供合适排气量，同时需要保证各级压力稳定在系统所要求的给定值附近，且能够应对负载波动和突发干扰自动调整运行状态，控制效果直接影响制冷机系统的运行效率与安全。目前现有技术中过度依赖压缩机能量滑阀控制，然而能量滑阀难以精确定位，具有不确定性漂移和非线性，串并联结构相对于单极结构存在中压传递延迟环节，因此造成调节长时间滞后且容易引起超调。对于多变量耦合，多工况频繁转换的复杂压缩机站系统，简单的控制规则难以取得好的控制效果，从而造成压力波动较大和系统震荡。

发明内容本发明的目的是提供一种大型氦压缩机站多级压力的控制方法，能够根据负载变化调节运行状态，具有一定的抗干扰能力，抑制系统震荡，实现压缩机站各级压力的自动控制。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种大型氦压缩机站多级压力的控制方法，其特征在于：以稳定三级压力为核心控制目标，针对主压缩机组两级串联形成三级压力的结构，在两两压力管路之间设置通路并配以旁通阀实现三级压力内部氦气量的快速调配，以改善单一使用压缩机能量滑阀调节的长时间滞后造成响应速度慢、易超调的缺点；在压缩机站储气、回收、主压缩机组三个子系统之间布置控制阀门，实现主压缩机系统三级压力管路与外部子系统之间的氦气量调配，通过分解各级压力之间的耦合关系，分别设计了三级压力各自的单变量多个执行机构的协调控制策略，其中：

三级压力中低压压力LP控制回路的执行机构是与高压管路相连的旁通阀V1、V2，与回收系统相连的保护阀V3以及低压级螺杆压缩机组C1能量滑阀，其中旁通阀V1、V2、保护阀V3均由PID控制器控制；

低压压力LP控制策略是以低压压力LP作为单一被控变量：低压压力LP>设定值LP_SP1时，控制旁通阀V1开度减小，其中LP_SP1为；当旁通阀V1开度低于下限值时，低压级螺杆压缩机组C1能量滑阀执行增载动作；当低压LP<设定值LP_SP1时，控制旁通阀V1开度增大，当旁通阀V1开度高于上限值时，低压级螺杆压缩机组C1减载；如果低压压力LP继续下降至低压压力LP<设定值LP_SP2，则控制旁通阀V2打开辅助调节；当低压压力LP>上限值LP_HI时，控制保护阀V3打开向回收系统泄压；

三级压力中中压压力MP控制回路的执行机构是与高压管路相连的旁通阀V4，与低压管路相连的旁通阀V5，与高压级螺杆压缩机组C2入口相连的旁通阀V6，其中旁通阀V4、V5、V6均由PID控制器控制；

中压压力MP控制策略是以中压压力MP作为单一被控变量，由旁通阀V4与旁通阀V6进行逆向分程控制，旁通阀V4的PID控制器反作用，旁通阀V6的PID控制器正作用，且旁通阀V4与旁通阀V6互锁，只有当其中一个关闭后，才控制另一个进行调节；当MP>上限值MP_HI，控制旁通阀V5打开向低压压力LP管路泄压；

三级压力中高压压力HP控制回路的执行机构是与储气系统相连的收气阀V7、V8，与低压管路相连的旁通阀V2，其中收气阀V7、V8均由PID控制器控制；

高压压力HP的控制策略是：当高压压力HPHP>设定值HP_SP1，控制收气阀V7打开向储气系统收气，当收气阀V7来不及收气，高压压力HP继续升高至高压压力HP>设定值HP_SP2，启动收气阀V8控制；当高压压力HP>上限值HP_HI时，则强制旁通阀V2打开向低压路泄压。

所述的一种大型氦压缩机站多级压力的控制方法，其特征在于：低压压力LP控制策略中，设定值LP_SP1为旁通阀V1的PID控制器的设定值，且旁通阀V1的PID控制器是动态PID控制器，其参数根据系统工况动态调整；

设定值LP_SP2为旁通阀V2的PID控制器的设定值，且旁通阀V2的PID控制器是带有专家规则的PID控制器；

上限值LP_HI为保护阀V3的PID控制器的设定值。