Помпаж и эффективное антипомпажное регулирование

Управление турбокомпрессорным оборудованием является важной частью общей архитектуры автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП), где работы турбинных агрегатов и компрессоров имеют критическое значение. Области применения турбокомпрессорного оборудования: добыча нефти и газа на шельфе, транспортировка, производство сжиженного природного газа, этилена, полипропилена, метанола, аммиака, азотной кислоты, установки глубокой переработки нефти: каталитического крекинга, гидроочистки, алкилирования и т. п. 

Точность, скорость и качество управления влияют на эффективность и безопасность технологического процесса. Например, вынужденный простой турбины или компрессоры приводит к незапланированному простою целой установки и огромным экономическим потерям: так, простой установки каталитического крекинга может обходиться крупному нефтеперерабатывающему заводу (НПЗ) более 1 млн долларов США в день [2, с. 176]. 

В статье раскроем одну из очень важных подзадач TMC, а именно - антипомпажное управления компрессорами. Помпаж - это нестабильная работа компрессора, характеризующаяся резкими колебаниями напора и расхода. Результатом помпажа является частичное или полное реверсирование потока среды через компрессор. Назовем последствия помпажа: остановка технологического процесса в результате реверсирования расхода; повреждение уплотнений компрессора, приводящее к снижению его эффективности; многократные помпажи могут вызвать катастрофические разрушения элементов компрессора, приводящие к частичной или полной потере производительности.

Подразделение Triconex компании Schneider Electric имеет более 30-летний опыт внедрения подобного рода систем. В начале 60-х годов ХХ в. пионерами внедрения антипомпажного управления, основанного на регулировании положения рабочей точки относительно границы помпажа, не зависящей от свойства газа, были специалисты компании Foxboro®. Линия помпажа строилась на координатах АР к h, где АР - дифференциальное давление нагнетания-всасывания в компрессоре, h - перепад давления в СУ на всасывании. Уставка контроллера представлялась в виде одной линии, расположенной под безопасным углом, с отступом в рабочую зону относительно границы помпажа.

Алгоритм реализовывался на одноконтурном пневматическом контроллере. Решение, впервые опробованное компанией Foxboro, оставалось промышленным стандартом на протяжении двух десятилетий и использовалось при относительно постоянном давлении на всасывании.

Такой алгоритм и аппаратное обеспечение были достаточно эффективны для защиты компрессора и значительно расширили диапазон рабочих режимов в сравнении с простым контроллером минимального расхода. 

ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.