[发明专利]一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法

说明书

本发明涉及一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法，实现了往复压缩机的排气量在压缩机转速变化时的自适应调节控制参数和负荷修正，达到了稳定压缩机排量的目的。大部分企业采用燃气发动机或者蒸汽轮机作为驱动装置驱动压缩机存在转速波动的问题，为了克服因压缩机转速波动导致无法对机组进行有效气量调节的技术缺点，本发明在压缩机各级进气阀配备卸荷装置，通过控制顶出信号输出的时刻和持续的时间实现气量0～100％满量程无级调节。实时采集的止点信号利用数字滤波技术计算压缩机的当前实时转速，并根据当前实时转速自适应调整控制参数，定期对压缩机均值运行转速进行修正，手动设定的机组实际需要的排量与修正后均值运行转速下的压缩机吸气量进行比值计算一级负荷比，其他各级采用设定压比方式运用PID控制器自动计算负荷比，最终实现在不同压缩机转速下，保持机组级间压比和排气量不变。

技术领域

本发明涉及一种转速自适应的往复式压缩机气量调节方法，实现了往复压缩机在转速波动状态下的排气量精确控制，达到了稳定压缩机排量的目的。

背景技术

往复式压缩机是容积式压缩机的一种，它依靠气缸内活塞的往复运动来压缩缸内气体，在气阀的配合作用下，实现气体的吸入、压缩和排出，从而提高气体压力，满足工艺生产要求。往复压缩机在石油、化工、化肥、天然气输送等各工业领域中应用广泛。然而，在设计压缩机额定排量时往往会考虑在需要的排量基础上留有一些余量，而压缩机生产厂家往往也会在给定的额定排量上加入一些余差，鉴于压缩机排气量的设计余量, 尤其实际生产需求的改变，具体到生产工艺对压缩机排气量需求的改变或压缩机进气源气量改变，都要求往复压缩机应具备良好的排气量调控功能。

目前调节压缩机排气量的方法有旁路调节、余隙容积调节、顶开进气阀调节、转速调节等几种调节方式。旁路调节作为一种广泛应用的调节方式，是将压缩机排出的气体通过旁路管线和旁通阀全部或者部分返回进气管路，从而实现气量调节，这种调节方式的优点是可以实现压缩机排气量的连续调节，对压缩机改造较少，成本低，缺点是回流的气体是经过压缩的，大量气体反复被压缩，机组无用功较多，这样就浪费了大量的能源，也会造成进气压力的波动。在能源紧缺的企业越来越注重效益的今天，这种调节方式显然不适应时代的发展。

部分行程压开进气阀调节的方式是在每个压缩机工作行程的特定时间用液压或气压执行机构驱动卸荷器，在压缩过程卸荷器强制压开吸气阀，部分气体返回吸气管道，从而控制排气量。基于该调节方式的调节装置已有所公示：美国专利US5833209及 US7331767中公开的调节装置通过高频快速响应开关阀打开或切断液压动力回路，控制进气阀顶开机构动作，实现压缩机每周期排气量的调节。CN102937084A中采用由执行电机驱动吸气阀压杆轴向移动，吸气阀压杆的前端通过压叉控制控制吸气阀阀片位置，使吸气阀按照控制要求延时关闭，实现压缩机气量的自动无级调节，该方法在实际操作中存在较大难度且不能有效的实时调整气量。这些调节方法主要是针对转速稳定的压缩机进行调节，当压缩机转速出现较大波动时，压缩机一个工作行程的时间周期是变化的，采用额定转速进行气量调节，会造成负荷控制不稳，更严重的是，执行机构长时间膨胀过程顶出，造成阀片断裂故障，压缩机无法正常运行。

在大部分石化企业中，采用汽轮机、燃气发动机替代大型电动机驱动高速往复式压缩机。这种驱动方式能大幅度降低电耗，但是也存在着压缩机转速不稳、起停机操作复杂等问题。汽轮机、燃气发动机几乎都配备自身的调速系统，当调速系统出现问题时，会造成往复压缩机转速出现较大波动；燃气发动机燃料组分变化，燃料低热值不合适、汽轮机前端进气蒸汽压力波动等都会造成往复压缩机转速变化；同时，往复压缩机压缩端负荷变化也会引起转速变化。当往复压缩机转变化时，采用额定转速进行控制会造成气量控制不准，甚至造成机组气阀工作在非正常状态，引起故障停车。为了防止这种由于转速变化造成的调节效果不佳，提出一种速往复压缩机转速自适应的气量控制方法，实现在不同转速下，根据转速自适应调整控制参数，实现安全、稳定和准确的气量调节效果。

发明内容