【摘要】介紹了離心鼓壓縮機性能調節中，入口導葉調節與防喘振控制中的反向偶合的消解，因為離心鼓壓風機由于入口導葉調節過程中是壓力、流量雙重參數控制，而防喘振控制也是壓力、流量有此兩參數的聯全控制，在采用兩者并聯控制時，在運行防喘振線時，如果仍然保持并聯獨立的調節，就會加速喘振，為了避免了在防喘振線及以左時導葉調節與防喘振控制反向效果，就必須在導葉調節和防喘振控制時，加入合理有效的解偶控制，以達到優化智能可靠控制。本項目從問題的提出，到解決方案，內容進行了全面分析和解偶設計，并有實際應用與效益收益。
【關鍵詞】入口導葉調節；防喘振控制；解偶
一、問題的提出
入口導葉調節，在壓縮機葉輪的入口前，安裝入口可動導葉葉片，導葉葉片形成一組，安裝于壓縮葉入口，再由驅動裝置拉動導葉葉片同時按角度變化，叫入口導葉調節。入口葉片的截面形狀根據空氣動力學設計成機翼型，并徑向排列在入口周圍。入口葉片的開度由執行器驅動完成調節。執行器的作用是接受控制器的輸出信號，直接調節生產過程中相關介質的輸送量，從而使溫度、壓力、流量等過程參數得到控制。入口葉片的開度大小與流量調節范圍的比例關系是根據空氣動力學的原理進行設計，使鼓壓風機能有較寬的、高效的流量調節范圍。導葉調節：是在壓縮機的對于許多離心鼓壓風機采用入口導葉調節方式進行壓縮機的流量、壓力調節，是目前高效、寬范圍調節的主要壓縮機結構。從帶導葉角度的性能曲線（圖1）可以看出，D1、D2、D3……D5是導葉不同開度的曲線，轉速是不變的，曲線坐標中橫軸是機組的流量，縱軸是機組的出口壓力（或進出口壓比），導葉的角度變化，機組的流量、壓力性能是變化的，在曲線上S1、S2、S3……S5是喘振點，所以導葉角度的變化，喘振點也是變化的。由喘振點連成的線，叫喘振線。喘振線左側叫喘振區，喘振振右側叫運行區。機組是嚴禁在喘振區運行的。因此要做防喘振控制。所謂喘振（surge）：是由于嚴重失速導致在壓氣機和連接管道中，出現工質流量以較低的頻率振蕩為特征的不穩定流動的有害工況。當壓縮機中，氣流在排出時形成嚴重的分離時，引起壓氣機出口氣流壓力和流量強烈脈動的現象。其本質是氣流出現的一種沿軸向的自激振蕩。在喘振線右移一定裕度做的線，叫防喘振控制線。防喘振控制是將壓縮機控制運行在機組的防喘振線右線即為成功。下圖為機組的性能曲線。
由曲線可見，在機組流量小，或壓力高時機組會進入防喘振區甚至喘振區。但在導葉調節中導葉的開大又會提高機組的增加流量，同時提高出口壓力。到FCZ時，防喘振控制動作，使運行P0點向S方向運行，使機組回到安全運行區。入口導葉是按流量或壓力調節的，是兩條直線，如果當導葉是按流量調節時，運行點P0如果向S運行時，壓力變低，使流量變大，導葉的控制正常就到關小，使流量不變大。這就出現了，喘振是向右運行，導葉是向左運行，使本獨立的導葉調節與防喘振控制出了反向干擾。這就給我們控制提出了一個問題，在導葉調節和防喘振控制中，必須解偶，否剛會反向干擾加劇。
二、問題的解決
導葉調節與防喘振控制中有同樣的變量受控，這種特殊性叫偶合，當偶合參數在偶合控制中，發生了不是控制方向的干擾，叫負偶合，解除這種負偶合的干擾的控制，叫解偶控制。針對上述問題的解決辦法就是在導葉控制和防喘振控制之間采用解偶控制。
為了避免導葉調節與防喘振控制的反向干擾，達到解偶的目的。通常的做法有三種：
1、入口導葉調節的控制的PID加“限門”控制條件。
這一條件就是，當入口導葉調節正常是正作用，但在特殊干擾時，可采用限制性的取反作用進行調節，這樣將均會使防喘振控制時，是右下方向拉動，使受控制壓縮機迅速回到運行區。
2、在防喘振控制模塊中，加入導葉調節控制的嵌制控制。
這一辦法是，在防喘振控制模塊中，把入口導葉欲調節控制的輸出，做入防喘振控制的混合條件，在防喘振控制時，允許入口調節控制嵌制在一個點不動，當防喘振控制到非嵌制控制區時，再恢復導葉調節的嵌制，這樣避免了導葉調節和防喘振控制的反向干擾。
3、在入口導葉調節與防喘振控制模塊調節，加入間隔周期，在干擾時，采用取優控制。
采用加入間隔周期，也是解決干擾的一種常用辦法，當控制條件中，給干擾的控制加上周期控制，這樣會使控制簡單化，而且周期的頻率是不要計算的，其共振點的周期>2秒，<4秒。這樣就會在入口導葉調節和防喘振控制時，各自之間不同時調節，使本來有負偶合現象的存在，變成了不存在。
壓縮機性能曲線是壓縮機變動工況性能的圖像表示，它清晰的表明了各種工況下的性能，穩定工作范圍，是操作運行、分析變工況性能的重要依據。所以，穩定地控制機組運行在運行區，是控制的核心。
三、控制方案的實際應用
針對帶入口導葉控制的鼓風機，考慮到防喘振控制與其的負偶合，現在經調整在污水處理、轉爐控制中，其應用得到了廣泛應用。也得到了穩定的控制。解決了控制中的干擾。
此方案的控制，在調速與防喘振中，也是同等有效的，出口導葉調節也是如此。
四、經濟效益及技術水平
經濟效益：本控制方案的研究，提供多種偶合參數控制的引申解決控制，在壓縮機的控制中，即完成了機組的大流量調節，又可靠的控制了機組的安保運行。為用戶既節省了調節時間，減少了資源浪費，增加了設備的維護運行壽命。通過這一設計方案可以避免采用單一措施的不足，避免了控制中負偶合的損壞設備、浪費能源等問題，還可以解決多種控制中的問題，具有很高的應用價值，保證了壓縮機的長周期穩定運行，經濟效益顯著。
參考文獻
[1]郭陽寬，王正林.《過程控制系統仿真》.電子工業出版社出版，2009.3.
[2]王博.《離心壓縮機防喘振控制系統設計》.沈陽鼓風機研究所，《風機技術》雜志社2009.2.