图1  典型静叶可调式轴流式鼓风机特性曲线

图2  轴流风机控制流程简图

图3  轴流压缩机防喘振控制曲线图

    图3为一台典型轴流压缩机防喘振控制曲线图，其中曲线①为喘振线，其上方为喘振区。这条曲线是每个机组本身固有的曲线，由机械制造厂给出。为了防止机组在喘振区运行，在喘振线以下人为设置一条与之平行的“防喘振线”，即曲线②。曲线①与曲线②之间的距离称为安全裕度，一般控制在5%～10%之间。直线③为出口压力限制线，出口压力超过某一设定值，强制打开放空阀，其作用是保护再生器安全。曲线②的前半部分与直线③的后半部分（见图3中长虚线部分），一起构成机组的放空线，即防喘振线。当机组工作点“*”因某种原因向上接近放空线时，防喘振控制器会自动打开放空阀至某一开度，使压缩机工作点，不至进入喘振区或迅速离开喘振工况。放空线以下，放空阀关闭。

4  防喘振控制器的实施方案

    根据防喘振控制原理，控制器的实施主要是建立使工作点稳定运算模型。本方案采用以出口压力P₂作为实际工况点，放空线是正比于流量F（经过入口温度校正的喉部差压ΔP₁）的计算函数，即。
采用单回路调节器的组态方案为：模拟输入AI1接喉部差压变送器，利用折线函数发生器把喉部差压变换成所需的折线函数P₂’=f(ΔP₁)，近似于防喘振线。然后与AI2的出口压力P2相比较偏差，进行PID调节。当P₂<P₂’，调节器输出最大，放空阀全关。当P₂ >P₂’，调节器输出减小，放空阀打开某一开度，不改变管网阻力，使P₂ <P₂’，达到消除喘振的目的。如图4所示。

图4  防喘振控制逻辑框图

5  对防喘振控制回路的基本要求

?  采用P+I控制算法；
?  由于在正常工况下P₂ <P₂’，由于积分作用，调节器处于积分饱和状态，为此必须设置抗积分饱和功能，以保证当P₂ >P₂’时，调节器输出及时、灵敏；
?  P参数自适应能力：在工况点以很快的速度向喘振线移动，快速越过防喘振线时，单靠常规的PI作用可能无法满足其控制要求，因此为调节器CTL17设置了变比例作用的自适应功能，加快防喘振阀开启速度；
?  防手动误操作功能：为某种需要，防喘振控制设置了手动输出功能块CTL18，必须特别指出在机组运行状态下，只能用手动输出，使放空阀比自动输出开度更大。反之则可能造成喘振。为防止误操作，设置手/自动输出自选功能是必须的；
?  放空阀快开慢关功能：为了快速脱离喘振工况，要求放空阀能以最快的速度打开，但放空阀迅速打开后，喘振现象快速消失，调节器输入的负偏差又会使放空阀立即关闭，这样就会造成放空阀喘振性的开、闭动作。为避免这种情况出现，设置了由模块n所完成的快开慢关功能，所用开关速率限制相差200倍；
?  放空阀自保电路：当机组或生产系统出现异常情况，需进入自保运行SW1会使调节器输出从任何值跃变到0，放空阀快速全开；
?  防喘振线自动移动电路：压缩机在长期的运行过程中，由于叶片的冲蚀和磨损，可能会使实际的喘振线下移，和原设置的防喘振线之间的安全间隙缩小，甚至越过喘振线，致使防喘振控制回路不能有效阻止压缩机进入喘振工况。为此设置了防喘振线自动下移功能，每发生喘振一次防喘振线即自动下移ΔP，形成一条新的放空线，当消除了喘振线下移的原因后，按“复位”钮，就可使放空线回到设置的初始位置。

6  结语

图5  防喘振控制逻辑实际组态框图

图5是按上述要求采用日立ECU100可编程调节器设置的一套控制方案，多年使用效果良好，满足了机组防喘振要求。