基于多压缩机组并联的智能负载调节控制方法与流程

1.本发明涉及压缩机组控制技术领域，尤其是涉及基于多台离心式压缩机组并联的自动负载分配控制方法。


背景技术：

2.长输天然气管道会由于各种原因造成压力损耗，为了保证输送流量就需要增压输送，一般情况下管线上每隔一段距离就会设置一个压气站为天然气增压，每个压气站配套多台并联运行的离心式压缩机，涉及到多台机组并联运行时负载调节控制的问题：如何根据负载变化，实现压缩机平稳自动并网、退网（包括有计划的切除和故障机组的卸载），如何调节并联运行机组的负载，实现管道压力稳定，使机组群中每台机组都能在较高效率区间运行。
3.目前在长输天然气管道上，并联机组负载调节控制技术主要有三种：1）基本负载控制：固定部分机组负载，由一台机组调节负载，缺点是调节不稳定，能耗高，2）等流量控制：机组全部等流量运行，要求机组型号性能完全相同，技术简单，不同型号压缩机不能投入负载调节，3）等距（裕度）控制：控制每台压缩机的工作点到防喘振控制线的距离相等，可以适用不同型号不同性能的机组，是目前主要的负载调节控制方法，但是等距（裕度）控制往往使组群内所有机组同时提高或降低负载，无法做到对单台机组的独立控制，也就无法考虑由于使用年限、管道阻力、机组本身原因等引起的实际能力的差别，从而不方便整体根据电荷情况进行机组数量的改动，导致整体不能高效安全的运行。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供基于多台离心式压缩机组并联的自动负载分配控制方法。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：基于多台离心式压缩机组并联的自动负载分配控制方法，其步骤如下：s1：计算作用于每台机组的负载调节情况：a1：统计参与负载调节的机组；a2：计算每台机组的工作裕度；a3：计算组群的平均工作裕度；a4：手动设置每台机组负载偏置或自动计算偏置；a5：每台机组的负载偏置与总管压力控制器输出做解耦，计算出每台机组实际需要增加或减小的负载；a6：通过调节压缩机转速和防喘振阀门，使机组负载达到目标设定；a7：动态调整机组转速，使压缩机长时间保持在高效率运行区间；a8：保证整个调节过程出口压力不发生波动；s2：设置机组群的启停机智能提示：b1：统计参与负载调节的机组；
b2：根据工作裕度计算出每台机组负载占可调节总量的百分比；b3：计算组群的平均负载；b4：组群平均负载过高(超过90%)时提示，需新增一台机组；b5：组群平均负载过低（低于5%）或平均裕度过低（小于3%）时提示，停用一台机组。
6.通过采用上述技术方案，对全站的整体负载情况进行计算，从而以根据所得的负载进行多台机组之间的输出功率关系，提高总体能效比，增加了整体的工作稳定性。
7.进一步地，所述s1中参与负载调节的机组有压缩机a、压缩机b压缩机c、压缩机d，四台压缩机并联组成，所述压缩机a、压缩机b压缩机c、压缩机d内部包括有用于出站压力控制的scp、用于压缩机独立运行出口压力ospc1、用于防喘振控制的asc1和用于负载调节的spc2。
8.通过采用上述技术方案，用于出站压力控制scp、用于压缩机独立运行出口压力控制的ospc1、用于防喘振控制的asc1和用于负载调节的spc2组成了负载调节系统，从而方便整体对运行状态进行调整。
9.进一步地，根据负载大小选择四台压缩机中任意几台来并联运行，会根据负载大小和每台机组运行工况，提示增加或减少某台机组退出，所述压缩机a单台机组运行模式通过投用机组的孤立运行性能控制ospc1来实现压缩机出口压力的自动控制，独立运行时只需要操作人员设定好压力的设定值，性能控制就可以控制压缩机的出口压力稳定在设定值上，当选择多台机组同时并联运行模式时（大于等于1台），出站压力控制scp（既主管线的出口压力控制器）的输出到单台机组的负载调节控制器spc2，负载调节控制器再根据单台机组的负载（压缩机工作点的位置）和其它并联机组负载的对比来调整本台机组的负载，在控制出口压力到达设定值的同时，调整每台机组的负载，使之实现负载均衡控制。
10.通过采用上述技术方案，通过全部在运行的压缩机组负载的计算和调整，提高了全站运行的能效比，降低整体运行过程中产生的消耗，同时通过安全裕度控制实现负载均衡控制，可以保证机组系统不会因为负载过高而损坏。
11.进一步地，所述压缩机a、b、c和d在负载调节控制模式时，防喘振控制器asc1接收入口流量、温度、压力和出口温度、压力信号通过防喘振运算实现防喘振控制，并将防喘振控制器输出工作点的位置信号输出到负载调节控制器。
12.通过采用上述技术方案，使用防喘振控制器asc1接收入口流量、温度、压力和出口温度、压力信号，并对收入口流量、温度、压力信号进行防喘振控制，从而方便负载调节控制器对整体进行负载调节，保证整体良好的运行状态。
13.进一步地，所述负载调节控制器spc2的算法为计算出所有参与负载调节的机组工作点到压缩机防喘振控制线的平均距离，再用每台压缩机工作点到控制线的距离与这个平均距离进行比较，对比标准值决定本台机组是增加负载还是减少负载，根据本台机组的负载到平均负载的距离，来决定调整控制输出的变化率，同时实现多台机组同时升降负载的功能，并将spc2的输出结果无扰的参与到ucp1中，ucp1已经与apc1做了解耦算法。
14.通过采用上述技术方案，对整体所得数据进行收集和计算，同时对比标准值决定本台机组是增加负载还是减少负载，从而保证整体内部的负载始终处于最佳值，保证整体良好的运行状态，增加了整体的使用寿命，降低了整体能量消耗。
15.进一步地，所述spc2的输出结果无扰的参与到ucp1中后，引入负载偏置变量，并研
究多机组并联时，机组的布置位置、机组的型号、机组的驱动方式等，对机组负载平衡的影响，通过机组运行点到喘振控制线的距离相等，使多机组达到负载平衡后，通过增加或减少偏置值，达到优化的负载平衡，控制机组在高效率区运行，实现综合效率的提高。
16.通过采用上述技术方案，机组的布置位置、机组的型号、机组的驱动方式、维护水平等对机组负载平衡的影响均需要代入计算公式内部进行计算，保证整体可以计算出最符合实际情况的数值。
17.综上所述，本发明的有益技术效果为：1、采用了增加负载偏置，通过机组运行点到喘振控制线的距离相等，使多机组达到负载平衡后，通过增加或减少偏置值，达到优化的负载平衡，控制机组在高效率区运行，实现综合效率的提高，实现节能优化的效果；2、采用了负载计算调节方法，可以针对每个机组的实际工况设置负载偏置，使被控机组比其他机组多出输出功率或少输出功率，而非所有机组同步的升降负载，同时可以由系统提示增加一台或切除一台机组的智能化建议，实现在综合效率提高的同时，根据单台机组的实际工况调整运行负载，提高安全运行效果。
附图说明
18.图1为本发明逻辑框图。
具体实施方式
19.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
20.参照图1，基于多台离心式压缩机组并联的自动负载分配控制方法，其步骤如下：s1：计算作用于每台机组的负载调节情况：a1：统计参与负载调节的机组；a2：计算每台机组的工作裕度；a3：计算组群的平均工作裕度；a4：手动设置每台机组负载偏置或自动计算偏置；a5：每台机组的负载偏置与总管压力控制器输出做解耦，计算出每台机组实际需要增加或减小的负载；a6：通过调节压缩机转速和防喘振阀门，使机组负载达到目标设定；a7：动态调整机组转速，使压缩机长时间保持在高效率运行区间；a8：保证整个调节过程出口压力不发生波动；s2：设置机组群的启停机智能提示：b1：统计参与负载调节的机组；b2：根据工作裕度计算出每台机组负载占可调节总量的百分比；b3：计算组群的平均负载；b4：组群平均负载过高(超过90%)时提示，需新增一台机组；b5：组群平均负载过低（低于5%）或平均裕度过低（小于3%）时提示，停用一台机组。
21.s1中参与负载调节的机组有压缩机a、压缩机b压缩机c、压缩机d，四台压缩机并联组成，压缩机a、b、c、d内部包括内部包括有用于出站压力控制的scp、用于压缩机独立运行
出口压力ospc1、用于防喘振控制的asc1和用于负载调节的spc2。
22.压缩机a根据实际生产负载的大小计算是否需要多台压缩机并联同时运行，通过操作画面的选择开关来选择压缩机b、c或者d参与并联运行，压缩机a单台机组运行模式通过投用机组的孤立运行性能控制spc1来实现压缩机出口压力的自动控制，独立运行时只需要操作人员设定好压力的设定值，性能控制就可以控制压缩机的出口压力稳定在设定值上，当选择多台机组同时并联运行模式时，主性能控制器mpc1（既主管线的出口压力控制器）的输出到单台机组的负载调节控制器spc2，负载调节控制器再根据单台机组的负载（压缩机工作点的位置）和其它并联机组负载的对比来调整本台机组的负载，在控制压力（出口或入口）到达设定值的同时，调整每台机组的负载，使之实现负载均衡控制。
23.压缩机a、b、c和d在负载调节控制模式时，防喘振控制器asc1接收入口流量、温度、压力和出口温度、压力信号通过防喘振运算实现防喘振控制，同时防喘振控制器输出工作点的位置信号到负载调节控制器。
24.负载调节控制器spc2的算法为计算出所有参与负载调节的机组工作点到压缩机防喘振控制线的平均距离，再用每台压缩机工作点到控制线的距离与这个平均距离进行比较，对比标准值决定本台机组是增加负载还是减少负载，根据本台机组的负载到平均负载的距离，来决定调整控制输出的变化率，同时实现多台机组同时升降负载的功能，并将spc2的输出结果无扰的参与到ucpa中，ucpa已经与asc1做了解耦算法，不仅能实现负载调节，还能保留转速与防喘振的解耦关系。
25.spc2的输出结果无扰的参与到ucpa中后，引入负载偏置变量，并研究多机组并联时，机组的布置位置、机组的型号、机组的驱动方式等，对机组负载平衡的影响，通过机组运行点到喘振控制线的距离相等，使多机组达到负载平衡后，通过增加或减少偏置值，达到优化的负载平衡，控制机组在高效率区运行，实现综合效率的提高。
26.管线压缩机压缩气体主要是为了获得压力，但是在压缩气体的同时，气体压力升高，温度也升高，在获得相同压力时，温度越高，压缩机效率越低。
27.负载调节控制系统投入时，每台压缩机组运行点到喘振控制线的裕度相等，实现负载平衡，但每台压缩机的实际效率和管网特性原因效率会有偏差，也就是说在出口压力相同的情况下，出口温度有高有低，就负载偏置模块da1，通过手动或者自动增加偏置量，使出口温度低的压缩机多做功多出力，出口温度高的压缩机少做功少出力，从而提高运行中多台压缩机组的整体效率。
28.本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。