离心式压缩机防喘振控制方案精Word文档格式.docx
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论文首先介绍了压缩机防喘振控制的国内外发展现状和意义,在综合各种现有的压缩机防喘振控制系统解决方案的情况下,基于对离心式压缩机防喘振控制方案研究的目的,本文介绍了离心式压缩机工作的基本原理,并对其喘振特性和防喘振控制系统进行了具体分析,主要运用可变极限流量法,设计了基于8051单片机的离心压缩机防喘振控制系统。
设计内容主要包括:
整体设计方案,单片机控制系统的硬件电路设计和软件设计。
单片机控制系统的硬件电路设计主要包括检测电路,A/D转换电路,D/A转换电路,显示电路,报警电路,驱动电路等几个部分。
软件设计采用的是模块化程序设计方法,主要程序模块包括压力和流量循环采样模块,A/D以及D/A转换程序模块,中断程序模块等。
软件设计力求简洁,运用子程序,使程序具有易扩展、可修改移植的优点。
本设计最终目的是使压缩机脱离喘振的危险,也为离心压缩机防喘振控制系统进一步深入研究创造条件。
关键词:
离心式压缩机;
防喘振;
8051;
PID
I
Abstract
Centrifugalcompressorisaveryimportantequipmentofgascarryinginindustrialproductionprocess,Surgephenomenon,whichistheinherentcharacteristicofcentrifugalcompressor,isdefinedastheinstabilityflowconditionwhencentrifugalcompressorsworksinlittleflow,anddoesgreatharmtoindustrialproduction.Ithasgreatsignificancetoimprovethequalityandefficiencyofcentrifugalcompressorinoperationbysolvingtheproblemofsurge.Ifsomepropermethodistaken,thecompressorwillgetmuchbetterprofit.
First,thisthesisintroducesthedevelopmentandsignificanceofcentrifugalcompressoranti-surgecontrolbothathomeandabroad.Bythecomprehensiveconsiderationofvariousanti-surgecontrolsystemappliedincentrifugalcompressorpresently,basedoncarryingouttheobjectivethattheanti-surgecontrolofcentrifugalcompressorisimplemented,thefundamentalofworkofthecentrifugalcompressorisintroduced,andthespecialityofsurgeandtheanti-surgecontrolsystemisparticularanalyzed.Thisthesisusesthemethodofthealterablelimitedflow.Thisarticledescribesdesignoftheanti-surgecontrolofcentrifugalcompressorbasedonsinglechipmicrocomputer.
Itscontentsmainlyinclude:
Completionofthedesignplan,hardwarecircuitdesign,softwaredesign,andetc..Thehardwarecircuitdesignofone-chipcomputercontrolsystemmainlyincludesA/D&
D/Achangecircuit,detectioncircuit,displaycircuit,etc..Adoptthemoduletodesignprograminsoftwaredesign,proceduremodulemainlyincludesflowandpressurecirculationmodule,interruptprogrammodule,conversionprogrammoduleofA/D&
D/A.Softwaredesignstrivestobesuccinct,usingthesubprograminalargeamount,itwillmaketheprocedureapttoexpandandberevisedeasily.
Thelastaimofthisschemeistomakethecentrifugalcompressorbreakawayfromthedangerofsurge,anditwillcreateconditionsforfurtherstudyofcentrifugalcompressoranti-surgecontrolsystem.
Keywords:
centrifugalcompressor;
anti-surge;
II
摘要.....................................................................................................................................IAbstract.....................................................................................................................................II
第1章绪论..............................................................................................................................1
1.1本课题的研究意义.....................................................................................................1
1.1.1前言..................................................................................................................1
1.1.2离心压缩机防喘振的重要作用......................................................................2
1.1.3离心压缩机防喘振控制系统的研究意义......................................................2
1.2离心压缩机防喘振控制系统的国内外研究现状及趋势.........................................3
1.3本课题主要研究内容.................................................................................................4
第2章离心压缩机防喘振控制系统整体方案设计..............................................................5
2.1离心压缩机工作原理.................................................................................................5
2.2喘振现象.....................................................................................................................6
2.3影响喘振因素.............................................................................................................7
2.5喘振控制技术及防喘振控制要点...........................................................................10
2.6防喘振控制要点.......................................................................................................12
第3章离心压缩机防喘振控制系统设计............................................................................14
3.1系统总体设计思想...................................................................................................14
3.2系统的设计框图及工作原理...................................................................................16
第4章控制系统的硬件设计................................................................................................19
4.1单片机控制器的选型及引脚功能...........................................................................19
4.1.1微处理器的选择............................................................................................19
4.1.28051的引脚功能............................................................................................19
4.28051存储器扩展电路的设计...................................................................................22
4.2.1外接数据存储器6264的性能指标及引脚..................................................22
4.2.26264与8051的接口电路..............................................................................24
4.2.3外接程序存储器2732的性能指标及引脚..................................................25
4.2.42732与8051的接口电路..............................................................................26
4.3检测变送装置的选择及转换电路...........................................................................27
4.3.1检测变送装置的选择....................................................................................27
4.3.2转换电路的设计............................................................................................29
4.4A/D转换接口电路设计.........................................................................................30
4.4.1ADC0809主要性能指标...............................................................................30
4.4.2ADC0809引脚功能.......................................................................................31
4.4.3ADC0809与8051接口电路.........................................................................32
4.5D/A转换接口电路的设计........................................................................................33
4.5.1DAC0832主要性能指标...............................................................................33
4.5.2DAC0832的引脚功能...................................................................................34
4.5.3DAC0832与8051接口电路.........................................................................35
4.7报警电路...................................................................................................................35
4.8LED显示电路...........................................................................................................36
4.9驱动电路...................................................................................................................37
4.10复位电路.................................................................................................................39
4.11电源电路.................................................................................................................39
第5章系统的软件设计........................................................................................................41
5.1控制算法的确定.......................................................................................................41
5.2PID算法简介............................................................................................................41
5.3算法的具体操作.......................................................................................................44
5.4系统的软件设计.......................................................................................................45
5.4.1程序内存的划分............................................................................................45
5.4.2主程序模块....................................................................................................47
5.4.3A/D转换模块.................................................................................................48
5.4.4比较算法控制子程序....................................................................................49
5.4.5D/A转换子程序.............................................................................................49
第6章结论与建议................................................................................................................51
参考文献............................................................................................................................52致谢..................................................................................................错误!
未定义书签。
第1章绪论
1.1本课题的研究意义
1.1.1前言
离心式压缩机用来压缩和输送化工生产中的各种气体,离心式压缩机通过叶轮的高速旋转,把叶轮中心部位的气体靠离心力的作用甩向外缘,使气体获得较高的速度,再通过扩压器将气体的速度能转换成压力能。
与此同时,叶轮的中心部位形成了负压区,可将气体连续不断的吸入流道,完成对气体的升压和连续输送过程。
喘振是离心式压缩机工作在小流量时的不稳定流动状态,它是离心式压缩机固有的特性。
当压缩机发生喘振后,不能正常工作,压缩机性能显著恶化,供气系数大幅度波动破坏生产工艺系统的稳定性,机组各部件承受过高的动应力,叶轮、螺栓等紧固件松动,轴承、轴颈等滑动部件加速磨损,尤其对止推轴承产生冲击力,破坏润滑油膜的稳定性,使轴承合金产生疲劳裂纹,甚至烧毁,破坏机器原安装质量,使各部间隙发生变化,引起动静部分摩擦,甚至使转子发生弯曲变形,消耗压缩机额定功率近40%,大部分转变成热能,某些零部件容易烧毁变形,密封元件损坏,级间压力失灵,使振动加剧,止推轴承烧毁,严重时大量气体外逸,引起爆炸事故[1]。
离心式压缩机的防喘振控制就是当压缩机将要发生喘振时,通过对压缩机入口流量的调节,或对出口压力调节等使压缩机的工作点远离防喘振线,使压缩机工作在稳定的工况区[2]。
目前对压缩机喘振的控制主要有两种方法:
一是等流量控制,二是等压控制。
在实际操作中,应用较多的就是利用防喘振控制阀,采用气量及压力双参数来作为控制防喘振阀开闭的参照,实现等流量调节。
为保证压缩机能够更好地在安全稳定环境下运行、防止喘振现象发生,有必要在这一领域进行一些实用的技术研究。
本课题的研究目的是解决离心式压缩机的喘振问题,提高压缩机运行的质量和效率。
1
1.1.2离心压缩机防喘振的重要作用
在现代,石油、化工等工业生产系统的一个生产过程中的各个生产设备,均由管道中的物料流和能量流将它们连接在一起,以进行各种各样的物理化学反应、分离、吸收等过程,从而生产出人们所期望的产品。
为了强化生产,流体常常连续传送,以便连续生产,离心式压缩机是生产过程中十分重要的气体输送设备。
喘振是离心式压缩机的固有特性,当离心式压缩机在喘振状态下运行时,容易造成设备发生损坏而造成气体物质的渗泄事故,不得不停工停产进行检修。
这种事故有时造成的经济损失是
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