盖州压气站防喘振控制与负荷分配

压缩机组的防喘振及负荷分配控制一直是制约压缩机组稳定、高效运行的难题,提出采用PI控制响应、阶跃响应、安全响应及限制控制相结合的方法进行压缩机组防喘振控制,同时通过对压缩机组进出口压力和流量控制、解耦控制及平衡控制来实现压缩机组的性能控制与负荷平衡控制。在盖州压气站压缩机控制系统和站控系统的应用结果表明:压缩机组进口汇管的压力控制平稳、波动较小,控制效果显著。该方法能够使压气站压缩机组控制更加安全、稳定、节能,且可以达到更高的自动化程度,有利于盖州压气站的安全稳定运行。(图8,参20)     

输气管道压缩机防喘振系统的运行管理

以西气东输一线某压气站压缩机组为例,介绍了天然气长输管道压缩机的防喘振原理、防喘振系统的组成及防喘振曲线的确定方法,并对新建压气站的防喘阀安装调试,防喘振系统常见故障分析处理,压缩机启停机、管道工况变化时运行人员应注意的事项等运行管理问题进行了探讨,为防喘振系统在天然气长输管道压缩机中的应用提供了有借鉴意义的经验。     

多气源条件下离心压缩机的防喘振控制

针对压气站多气源进站工艺复杂的问题,研究了压气站设置集中空冷的前提下,压缩机能兼顾输送低压气(3.8～4 MPa)和中压气(5～6.5 MPa)工况下防喘振控制系统的设计问题.设计方案包括分别设置中压、低压防喘回路和回流回路,并由防喘振控制器统一控制机组的启停、正常运行、防喘振和紧急停车(ESD).实际运行表明,机组防喘振控制系统能有效保证机组的安全可靠运行.     

增压站离心压缩机喘振控制

介绍了离心压缩机的喘振机理和产生喘振的原因。以灵丘压气站机型为例,分析了离心压缩机防喘振控制器采用的防喘振控制方法和P I算法,通过试验确定了喘振边界。提出了预防喘振的措施,以保证离心压缩机在运行工况变化的情况下处于最优的工作状态。     

天然气管道压气站一键启停站控制技术

随着天然气管道生产管理模式的变革,压气站区域化管理作为一种先进管理理念得到了逐步推广,需要区域化管理、无人值守、远程调控等各类生产运行技术作为支撑,压气站一键启停站技术是其重要的技术基础。以盖州压气站为试点,通过对天然气管道压气站采用站场及压缩机工艺流程全自动化控制改造、控制系统配置优化、站控与压缩机控制系统深度融合、压缩机辅助系统整合等优化措施,具备了实现一键启停站的硬件基础。一键启停站从软件功能上分为一键启站和一键停站两部分:一键启站由状态反馈与报警检测、站内工艺流程自动导通、压缩空气系统自动启停、压缩机厂房风机自动分配、压缩机组一键启动、防喘控制与负荷分配的自动投用与退出6个部分组成;结合压缩机组的3种停机模式及其工艺需求,一键停站包括正常停站、多机停止、多机保压停机、全站ESD、多机泄压停机5种自动停站方式。盖州压气站试点一键启停站控制技术的成功应用,表明中国压气站控制水平取得了较大进步,为后续压气站的建设和改造提供了工程经验和技术基础,同时也对长输液体管道的一键启停提供了借鉴。     

西三线压缩机组负荷分配控制方案

西三线在西段工艺站场与西二线合建后,针对站场压缩机组既要联合运行又要独立运行的问题,提出了西三线负荷分配控制方案。该方案基于出口压力负荷分配控制原理,采用闭环控制方式,通过可编程逻辑PLC作为控制器,将负荷控制和负荷分配功能两层控制算法叠加,调节各台并联压缩机组的转速和防喘振阀的开度,进而控制各台压缩机组的工作点与喘振线在等距离的位置上。在满足出口压力的基础上,根据各台机组的能力对总负荷进行分配。根据计算公式,负荷分配控制器采集压缩机进出口压力、温度、差压等信号,计算工作点与喘振线的距离DEV值,通过其PID计算输出再经过软件加权平均送到各机的性能控制器输出控制压缩机组的转速。同时引入闭环PI控制、开环RT响应以及前馈防喘振控制,从而实现负荷分配功能。结果表明:该方案使各台机组均在正常区间内工作,控制各台压缩机组回流或放空造成的能量损失,使喘振风险降到最低,同时共同分担扰动。     

盖州压气站站控系统与压缩机组控制系统的融合北大核心

传统压气站控制系统架构中各子控制系统种类繁多、架构复杂,存在故障点多、维修量大、数据通讯频繁等问题。以盖州压气站为试点,提出将压气站站控系统与压缩机组控制系统相融合的方法:将压缩机组单独设置的负荷控制系统融合于站控系统中;在SIL认证后,将压缩机组过程控制系统与安全仪表系统合并,减少控制系统的数量;将压缩机组控制系统的人机界面(HMI)与机组负荷分配控制系统的HMI全部融合于站控系统的HMI中,实现站控系统HMI界面控制压气站中所有受控设备、参数的显示;在系统融合完成后,将站控系统网络分为控制网和设备网,二者相互分离,有效保证了机组控制系统的安全性。试点应用结果表明:在建设时期,节省了前期硬件投资费用;在站场运行过程中,可有效减少因通信失效引起的故障停机次数,同时更有利于实现一键启停站的功能。压气站站控系统与压缩机组控制系统融合后,既可减少控制系统数量、提高系统间通讯速率,同时可确保各系统稳定运行。(图2,表1,参21)     

盖州压气站站控系统与压缩机组控制系统的融合

传统压气站控制系统架构中各子控制系统种类繁多、架构复杂,存在故障点多、维修量大、数据通讯频繁等问题。以盖州压气站为试点,提出将压气站站控系统与压缩机组控制系统相融合的方法:将压缩机组单独设置的负荷控制系统融合于站控系统中;在SIL认证后,将压缩机组过程控制系统与安全仪表系统合并,减少控制系统的数量;将压缩机组控制系统的人机界面(HMI)与机组负荷分配控制系统的HMI全部融合于站控系统的HMI中,实现站控系统HMI界面控制压气站中所有受控设备、参数的显示;在系统融合完成后,将站控系统网络分为控制网和设备网,二者相互分离,有效保证了机组控制系统的安全性。试点应用结果表明:在建设时期,节省了前期硬件投资费用;在站场运行过程中,可有效减少因通信失效引起的故障停机次数,同时更有利于实现一键启停站的功能。压气站站控系统与压缩机组控制系统融合后,既可减少控制系统数量、提高系统间通讯速率,同时可确保各系统稳定运行。(图2,表1,参21)     

压缩机组PLC控制系统的国产化升级改造方案

针对榆林站DY401~DY403管道压缩机组PLC控制系统硬件老化、软件过时、防喘振等功能算法落后、系统故障导致停机次数增多的情况,从软硬件兼容性、防喘振和负荷分配控制功能算法等角度,提出了完整的国产化升级改造方案,主要包括软硬件版本升级,控制功能优化等。利用PLC模拟器与人机接口(Human Machine Interface,HMI)界面组成模拟控制系统,结合UniSim软件站场工艺和设备仿真模型机测试验证控制逻辑的可行性与可靠性,以期为今后各压气站管道压缩机组老旧控制系统的国产化升级改造提供指导。     

流量计误差对压缩机喘振控制的影响

流量是压缩机喘振控制的重要参数之一,流量计计量不准,将影响压缩机喘振控制的可靠性和稳定性。通过分析压缩机特性曲线,建立了压缩机喘振控制模型。分析了流量计误差对压缩机喘振控制的影响,结果表明:当流量计正误差较小时,防喘阀不会动作,当正误差较大时,压缩机发生喘振,但喘振控制系统未被激活,从而导致严重后果;当流量计出现负误差时,喘振控制系统激活超前,防喘阀关闭滞后,导致压缩机的运行效率降低。建议对最大相对误差绝对值超过2%的流量计及时更换,以满足压缩机喘振控制要求。     

电驱压缩机组控制系统的整合

长输管道压气站变频器、同步电动机、离心压缩机等关键设备供应日趋多元化,品种多样使得电驱压缩机组不同设备的整合控制难度加大。针对经常出现的控制系统调试整合问题,应用系统分析、理论推导、数据统计方法,阐述了电驱压缩机组控制系统的结构原理,分析了压缩机及电机等设备主要运行参数的影响因素,并据此制定了解决方案:对变频器进行电流限制,对压缩机负载进行控制;增加自动判别辅助设施功能,强制在某一时间进行系统对时。电驱压缩机组控制系统的整合在西气东输压气站的应用效果较好,实现了电驱机组过负荷保护控制、一键启机及时钟同步,为压缩机组运行管理和检查维修优化创造了有利条件,满足天然气管道系统高效率灵活运行的需求,可在后续压缩机调试中应用。     

RF2／3BB36型压缩机喘振线的测试方法

以西气东输中卫压气站RF2 BB36型压缩机喘振线的测试为例,介绍了RF2/3BB36型压缩机喘振线的测试方法,同时对该测试方法存在的优缺点和适用性进行了总结。     

陕京管道榆林压气站装机运行模式比较

压缩机组作为天然气输送的动力设备,是输气管道的心脏,输气管道运行的安全性和经济性很大程度上取决于压缩机组的可靠性和性能。燃气轮机驱动离心式压缩机和变频电机驱动离心式压缩机作为目前常用的长输管道驱动机型,被越来越多地应用于压气站生产实践中。结合榆林压气站的实际运行情况,通过对两类机组的可靠性、运行效率等性能进行比较,分析了燃机驱动机组和电机驱动机组在管道应用中的优缺点和适用性。通过组网联合控制配置方式弥补了双方的劣势,在发挥更高效率的同时,对输气管道安全、高效运行起着重要作用,对长输管道优化压缩机运行管理有一定的借鉴意义。（图2,表4,参8）     

离心压缩机运行养护通用性软件的开发与应用

压气站是天然气长输管道的核心部分,保证压缩机平稳运行并做好日常运行养护非常重要。基于离心压缩机特性曲线编写了离心压缩机运行养护软件YSJ_YXYH,其分为性能测试与能耗测试两部分。该软件可以模拟确定工况下压缩机运行参数,继而为压缩机运行工况调整给出参考意见;可以模拟确定工况下压气站运行费用,进而得出压缩机在保证高效区运行条件下的最优能耗,实现对压缩机运行的养护。根据国内某压气站的历史数据对该软件的性能进行验证:分别使用YSJ_YXYH与SPS软件计算出固定工况下压缩机的运行参数与运行费用,并与实际运行值比较,结果显示YSJ_YXYH的计算结果更加接近实际运行值;利用YSJ_YXYH计算出了该压气站的最优能耗并确定该站压缩机效率处于高效区,其能耗明显优于实际能耗。结合上述结果给出的针对该压气站的实际运行建议,可为其压缩机安全平稳运行提供有效的技术保障。     

某压气站最优运行费用计算规律

为了研究压气站的最优运行费用及其变化规律,基于BWRS方程编写了某压气站最优运行费用计算软件,其采用枚举法依次计算出某固定工况下所有压缩机不同分配的运行费用,并通过比选得出该工况下的最优运行费用。以构建的某管网系统的压气站(首站)为例,计算了其在不同工况(气源来气压力、下游各管道进气压力及气源来气总量)下的最优运行费用,并总结其变化规律:下游中压管道进气压力值(往复压缩机出口压力)是一个临界点,当来气压力不小于该值时,最优运行费用会有明显降低。此外,该站取得最优运行费用时,中压管道均处于满输状态,与边界条件变化无关。     

基于IPSO-LSSVM的离心式压缩机性能预测方法

针对离心式压缩机实际性能曲线与厂家提供的性能曲线存在差异的问题，以某压气站SCADA运行数据为基础，采用最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine,LSSVM）法对压缩机的性能曲线进行预测，同时结合改进粒子群（Improved Particle Swarm Optimization,IPSO）算法优化LSSVM模型，构建基于IPSO-LSSVM的离心式压缩机性能预测方法。结果表明：采用可变惯性权重和添加扰动因子后的IPSO算法的迭代速率更快，与其他预测模型相比，IPSO-LSSVM模型的预测精度最高，出口压力的MRE、RMSE分别为0.57%、0.055 6，出口温度的MRE、RMSE分别为0.30%、0.137 4。新建预测模型具有较好的预测精度和拟合效果，可为压缩机性能预测及制定防喘振措施提供理论依据。（图8，表2，参21）     

天然气管道压气站的技术现状及发展

概述了我国陆上长输天然气管道压气站的技术现状。从压缩机组备用方式、机组选型、压气站相关设计及前沿技术的应用等方面,指出了在优化设计管道压气站时应注意的问题。对压缩机组运行技术中的优化、在线监测与诊断进行了分析。介绍了目前我国压缩机组保养检修技术服务状况,提出了压气站运行管理方式、环境保护与职业健康以及压气站完整性管理等方面的相关建议。     

离心式压缩机喘振原因及其预防措施

喘振是离心式压缩机在流量减少到一定程度时发生的一种非正常工况下的振动现象,描述了离心式压缩机组喘振发生的物理过程,深入分析并研究了喘振产生的各种原因。机组喘振对天然气管道的生产运行产生诸多危害,例如:损坏密封、O形环等压缩机零部件,损伤压缩机动叶、轴承和环油密封系统,破坏压缩机各部分原有的间隙值并引起轴的变形,可能使某些仪表失灵或准确性降低。结合生产实际,给出了从生产运行方面防止喘振发生的措施:加宽稳定运行工况区,增加工艺气到压缩机进口的气体流量,控制启停机进程,降低压缩机的压比,降低机组转速,避免机组运行工况点频繁接近安全线等。     

分枝定界法与内点法耦合的含环路输气管网运行优化

含环路输气管网的运行方案优化问题的求解难度远大于枝状管网。在已知含环路输气管网拓扑结构、基础参数、天然气输入点和输出点的流量、压缩机组的配置及特性曲线等参数的前提下，以环路上的管段流量、压气站开机台数、压气站出站压力等参数为决策变量，以单位时间内管网运行能耗最低为目标函数，综合考虑管段水力热力特性、管网节点流量平衡及节点压力允许变化范围、压缩机运行特性及允许运行范围等约束条件，建立含环路输气管网稳态运行方案优化的非线性混合整数规划模型，采用分枝定界法与原始对偶内点法耦合的算法求解该模型。以XQDS管网为例应用TGNET软件对管网优化运行方案进行了稳态仿真，验证该模型与算法的有效性。该优化模型与算法适用于任意拓扑结构的输气管网，可为大型复杂输气管网的集中调度提供新的思路。（图5，表7，参20）     

天然气管道压缩机站投产试运应注意的问题

分析了目前我国长距离天然气管道压缩机站机组的配置情况及技术现状,预测了长距离输气管道压缩机站压缩机组的发展趋势,从设计、施工和现场操作三方面总结了压气站在技术细节方面应注意的问题,对天然气管道压气站的顺利投产有一定的借鉴作用。