控制过程中的振荡的主动阻尼制造技术

提供了用于主动地阻尼控制过程中的振荡的机制。由控制器执行方法。该方法包括获取来自压缩过程的过程数据。该方法包括执行过程数据中的任何检测到的振荡的振荡频率估测。该方法包括基于振荡频率估测生成阻尼信号。该方法包括向压缩过程的电驱动提供阻尼信号。

【技术实现步骤摘要】

本文提供的实施方式涉及控制过程中的振荡，并且具体地涉及用于主动地阻尼控制过程中的振荡的方法。
技术介绍
诸如离心式压缩机之类的压缩机在提取应用、加工厂和管线应用中被广泛地用来压缩和分配气流。在图1中示出了用于这种应用的已知的压缩系统100的常见布置，其中典型的部件是可见的。压缩系统100包括站入口集管(inlet header)101和站出口集管(outlet header)102，其中站入口集管101用于接收介质，而站出口集管102用于提供已经被压缩系统100处理过的介质。在站入口集管101与站出口集管102之间设置有两个离心式压缩机103、104。离心式压缩机104由变频驱动105和马达106控制。从站入口集管101开始，介质穿过处理和安全阀(其中一个用107标示)，并且在被送至离心式压缩机103、104之前经过洗涤器(scrubber)108、109。被离心式压缩机103压缩的介质被部分地用作燃气涡轮110中的燃料气体，从而驱动气体压缩机110。介质在从离心式压缩机103、104开始的路径上穿过气体冷却器111和112。由于外部和内部干扰以及不同的控制层之间的相互作用，控制系统的部件会在正常工作期间受到振荡。这通常是不期望的，因为过程的稳定性受到干扰，并且管线系统和控制系统的其他部件被置于压力之下。离心式压缩机的控制责任通常由防喘振控制器(anti-surge controller)和过程控制器分担。防喘振控制器负责保持压缩系统
处于喘振线的右侧上的稳定工作区域中，而过程控制器通过操纵驱动系统的速度或转矩将排放流、吸入压力、排放压力或压力比调节至来自较高的自动化水平或操作人员的设定点要求。根据具体应用而可以存在其他控制系统，例如操纵上游阀的吸入压力控制器。在当前的行业实践中，这些控制器都使用一般不相互通信的分布式比例-积分-微分(PID)环。在正常工作期间，通常是这样的情况：在压缩系统中存在小的振荡。这些振荡可以由多种因素导致。下面将总结这些因素中的一些。设定点与写入致动器中的真实值之间的失调(对于通常具有不准确的致动/定位系统的阀特别重要)可能导致振荡。再循环阀和其他过程阀的粘滑(stick-slip)现象可能导致振荡。这在2005年的Control Engineering Practice(控制工程实践)13(2005)的第641至658页的“Modelling Valve Stiction(阀静摩擦建模，M.A.A.Shoukat Choudhury,N.F.Thornhill和S.L.Shah等人著)”中进行了公开。所考虑的应用的上游和下游的持续的或脉动的干扰可能导致振荡。湿气状况可能导致振荡。不同的控制环(例如，两个不同机器的两个过程控制器彼此振荡)之间的未考虑的相互作用可能导致振荡。压缩系统中的调谐较差的控制器(例如，过程控制器)、或者过时的调谐(例如，过程条件显著变化)可能导致振荡。这种振荡是不期望的，因为振荡缩短了部件的寿命并且破坏了控制系统的稳定性和控制性能的质量。控制环的死区时间补偿和/或失谐有助于以控制性能降低为代价处理振荡。这种机制是能够帮助或提高过程阻尼的被动措施。然而，仍然需要对控制过程中的振荡的改进的阻尼。
技术实现思路
本文的实施方式的目的是提供对控制过程中的振荡的高效的阻尼。根据第一方面，提供了一种用于主动地阻尼压缩过程中的振荡的方法。通过控制器来执行该方法。该方法包括获取来自压缩过程的过程数据。该方法包括执行过程数据中的任何检测到的振荡的振荡频率估测。该方法包括基于振荡频率估测生成阻尼信号。该方法包括向压缩过程的电驱动提供阻尼信号。有利地，这提供了对控制过程中的振荡的高效阻尼。有利地，这为压缩应用提供了改善的控制性能、过程安全性和稳定性需求。有利地，与燃气涡轮驱动的压缩机相比，这提供了提高的能量效率和零排放。根据第二方面，提供了一种用于主动地阻尼压缩过程中的振荡的控制器。该控制器包括处理电路。该处理电路配置成使得控制器执行在根据第一方面的方法中限定的操作集合。根据第三方面，提供了一种用于主动地阻尼压缩过程中的振荡的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码当在控制器上运行时使得控制器执行根据第一方面的方法。根据第四方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括根据第三方面的计算机程序以及其上存储有计算机程序的计算机可读装置。根据第五方面，提供了一种控制系统，该控制系统包括根据第二方面的控制器以及电驱动，该电驱动配置成接收来自控制器的阻尼信号并且因而由控制器控制。应当注意，第一、第二、第三、第四和第五方面的任何特征都可以应用于任何其他方面，只要适合即可。类似地，第一方面
的任何优点都可以等同地分别应用于第二、第三、第四和/或第五方面，反之亦然。所附的实施方式的其他目的、特征和优点将从下文的详细公开内容、从所附从属权利要求以及从附图中显而易见。一般而言，在权利要求中使用的所有术语都应根据这些术语在
中的普通含义来解读，除非文中另有明确限定。所有涉及“元件/所述元件、设备/所述设备、部件/所述部件、装置/所述装置、步骤/所述步骤等”的地方都应被开放地理解为指的是至少一个所述元件、至少一个所述设备、至少一个所述部件、至少一个所述装置、至少一个所述步骤等，除非文中另有明确说明。本文公开的任何方法的步骤都不必严格地以所公开的顺序来执行，除非另有明确说明。附图说明现在参照附图通过示例来描述本专利技术的构思，在附图中：图1是示出了已知的压缩系统的示意图；图2是示出了根据一个实施方式的控制器的功能单元的示意图；图3是示出了根据一个实施方式的控制系统中的控制器的功能模块的示意图；图4示出了包括根据一个实施方式的计算机可读装置的计算机程序产品的一个示例；图5是示出根据一个实施方式的控制系统的示意图；图6是根据一些实施方式的方法的流程图；以及图7和图8提供了根据一些实施方式的模拟结果。具体实施方式现在将参照附图更完整地在下文中描述本专利技术的构思，其中在附图中示出了本专利技术的构思的某些实施方式。然而，本专利技术的
构思可以通过很多不同的形式来体现，并且不应被认为局限于本文阐释的实施方式；相反，这些实施方式通过示例的方式来提供是为了使本公开变得透彻而完整，并将本专利技术的构思的范围完整地传达给本领域普通技术人员。在整个说明书中使用相同的附图标记来指代相同的元件。由虚线图示的任何步骤或特征都应被认作是可选的。本文公开的实施方式涉及操纵电(可变速)驱动以便主动地阻尼由前面列举的因素导致的振荡。这种操纵使得性能波动最小化并且提高了控制系统的稳定性。为了获得对振荡的这种主动阻尼，提供了控制器、由控制器执行的方法、包括代码的计算机程序，该代码例如为当在控制器上运行时使得控制器执行所述方法的计算机程序产品的形式。还提供了包括这种控制器和电驱动的控制系统。图2示意性地在多个功能单元方面示出了根据一个实施方式的控制器200的部件。使用合适的中央处理单元(CPU)、多处理器、微型控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等中的一个或多个的任何组合来提供处理电路201，处理电路201能够执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于主动地阻尼压缩过程中的振荡的方法，所述方法由控制器(200)执行，所述方法包括：获取(S102)来自压缩过程(308)的过程数据；执行(S104)所述过程数据中的任何检测到的振荡的振荡频率估测；基于所述振荡频率估测生成(S106)阻尼信号(309)；以及向所述压缩过程的电驱动(307)提供(S108)所述阻尼信号。

【技术特征摘要】
2015.06.03 EP 15170408.71.一种用于主动地阻尼压缩过程中的振荡的方法，所述方法由控制器(200)执行，所述方法包括：获取(S102)来自压缩过程(308)的过程数据；执行(S104)所述过程数据中的任何检测到的振荡的振荡频率估测；基于所述振荡频率估测生成(S106)阻尼信号(309)；以及向所述压缩过程的电驱动(307)提供(S108)所述阻尼信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压缩过程属于离心式气体压缩机(305)，并且其中所述阻尼信号被提供至所述离心式气体压缩机(305)的所述电驱动(307)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阻尼信号(309)被生成和/或提供以阻尼所述过程数据中的所述任何检测到的振荡。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振荡频率估测配置成估测从0.1Hz到10Hz的频率范围内的振荡。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，提供所述阻尼信号还包括：添加(S108a)所述阻尼信号作为所述电驱动的标称基准信号(310)的偏差。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：生成(S110)用来操纵所述电驱动的马达(306)的控制信号，其中所述控制信号包括所述阻尼信号和所述标称基准信号以改变所述马达的设定点；以及将所述控制信号提供(S112)至所述电驱动以用于所述电驱动改变所述马达的设定点。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过程数据从电驱动信号(311)、压缩机的吸入条件(312)、压缩机的排放条
\t件(313)以及机械信号(314)中的至少一项中获得。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过程数据是计算出的变量。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述电驱动信号包括马达速度估测、马达转矩估测、轴功率、直流电压、U相电流、速度以及速度控制环中的误差中的至少一项。10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述吸入条件包括吸入温度、吸入...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·科蒂诺维斯，B·伯哈根，M·梅尔坎戈伊兹，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH