LNG工厂关键控制回路的优化原理与应用实例

1.LNG工厂关键控制回路及对全厂工艺优化的意义

Kean等人[46，14]按照对全厂运行及生产效益重要性而认为天然气处理及LNG工厂的主要控制回路分布在精馏塔、酸气处理及蒸汽锅炉系统、压缩机系统。具体来说，精馏单元包括进料和回流控制回路、回流温度控制回路、再沸器温度控制回路、再沸器液位控制回路、压力控制回路等；压缩机系统的主要控制为流量及压力控制回路、喘振控制回路、回流控制回路及介质温度控制回路等；脱酸系统的主要控制回路为汽提塔再沸器温度控制回路、汽提塔塔顶温度控制回路、汽提塔回流流量控制回路、吸收塔及闪蒸罐液位控制回路等；蒸汽锅炉系统通常含有蒸汽罐液位、补水流量、蒸汽压力、锅炉载荷空燃控制等回路。此外，还有如冷却水、仪表风、氮气、火炬、燃料气系统等常用的公用工程中的控制回路，这些控制是与其他石化、化工工厂没有区别的共性部分。

结合LNG工厂的控制实践会发现，Kean等人的划分也适用于LNG工厂，只是还需要增加装置产能控制这一重要部分，而这一控制又是与工厂的核心设备之一——冷箱的温度控制密切相关的，这是LNG过程控制不同于一般的天然气凝析液工厂的特别之处，也是LNG整个工厂性能优化的关键环节。除此之外，对LNG工厂性能提升有关键影响的回路为主冷剂压缩机的防喘振及工艺耦合控制和脱酸单元的蒸汽负荷控制，这些关键回路对提升LNG工厂性能具有直接而重要的影响，也是本文研究阐述的重点内容。

现代控制理论及LNG工厂的控制实践都揭示了控制回路的优化对全厂工艺优化具有重要意义^[47，48]。具体来说，回路优化降低了过程参数的变化范围，提高了工艺的可靠性；回路优化也是复杂控制成功运用的基本步骤；过程控制设备可以优化设计选型从而获得大的经济回报；通过对设备及回路特性连续的在线监控而降低装置全寿命周期的操作成本等。

随着计算机计算的进步，实时严格的优化计算已经成为现实，并率先在石油炼化等领域得到工程应用。近些年，在天然气处理行业也开始有了应用，即多变量、带预测的控制技术^[14]，如非线性控制器结合神经网络或是其他先进模型控制器的应用。这类控制器已成为工艺流程中因带回流控制而增加了动态复杂性的工艺优化的必要基础，特别适用于多变量系统的模型预测控制（MPC）。并且由于其直观、优化的模式成为复杂过程控制（APC）技术中使用最为广泛的优化控制手段[49]。在LNG工业领域，特别是装置产能的自动控制方面（与冷箱热交换器、压缩机及相关联的涡轮机械组成多变量控制器系统），国际上具有LNG工艺技术开发能力的行业巨头针对混合制冷剂LNG液化工艺，尤其是重视单位能耗指标的大型装置开发出了相应的专利技术^[50-52]，并且结合功能强大的流程动态模拟和优化技术进一步挖掘其已有工艺的潜能，在提升系统自动化控制水平的同时降低能耗等，这些行业上的新进展和趋势值得我们国内业界的重视。

2.混合制冷剂循环LNG工艺产品温度及负荷控制优化原理及应用

（1）混合冷剂循环工艺优化的原理 由热力学的基本理论可知，更加高效的天然气液化过程的实现是使制冷剂的升温曲线和原料天然气的冷却曲线更加匹配，这样热力循环的效率才能更高，从而降低LNG所需的单位能耗，如图2-40所示^{[1，53，54]}。

图2-40 天然气降温及冷剂升温曲线

不难看出，级数增加可带来单位产品能耗降低，但同时也会增加装置的复杂程度，增加了操作人员人工进行优化调节的难度。因此，任何可行的优化工艺都需要考虑整个工艺本身及可行的控制方案两个方面的内容。以图2-41所示的MRC工艺为例来说，混合冷剂循环部分的流程设计采用两段压缩、多级节流，大型缠绕管式热交换器设计，通过调整混合冷剂中各冷剂组分含量及冷剂气液相组分配比来匹配原料天然气侧的热负荷变化，以保证热交换器内冷、热物流较低的换热温差，从而实现降低传热㶲损失并降低单产品能耗，提高装置的可操作性及自动化水平的优化目标。

（2）应用实例 图2-40所示的LNG工艺在全世界范围内的大型基本负荷型的LNG装置上得到了最为广泛的应用^{[1，53，54]}。下面将以此工艺为例介绍LNG产品的控制方法。

如图2-41所示，该控制方案由3个反馈控制回路组成。第一个为通过温度控制器TIC26和流量控制器FIC28组成的串级控制。为改进常规的反馈控制对于系统扰动的响应，该回路采用多个测量值和单个操纵输入的串级控制，即TIC26将从热交换器14出来的LNG温度与设定值SP3进行比较后给出期望的流量设定值，使得产品温度趋近期望的温度值；FIC28测量LNG的流量后与来自TIC26的期望流量信号进行比较后，相应的调节LNG产品阀门30。

在第2个反馈控制回路中，流量比例控制器FRC22将液相冷剂（MRL）与气相冷剂（MRV）的比值（由流量计20计量后通过运算器24计算）与通过离线确定的设定值SP2比较后，通过调节热J-T阀18来调节MRL/MRV的比率。

图2-41 某LNG工厂MRC工艺产量及温度控制

在第3个反馈控制回路中，压比控制器CRC39通过调节冷J-T阀16来实现混合冷剂（MR）压缩机各级（32、34）的压比控制。CRC39通过离线设定的压力设定SP1产生反馈信号，从而实现反馈控制的功能。

这样，通过改变SP1、SP2的设定值或是人工干预的方法改变压缩机转速、MR组成及系统装填量就可以给出特定的制冷量，而TIC26通过调节LNG产量来匹配冷量就可以将产品温度稳定在需要的范围内。

国内LNG工厂运行实践表明，受上游装置负荷供气状况的波动率及环境温度影响，装置实际运行时制冷剂参数（如制冷剂组分、压缩机入口温度、压缩机压比等）会有一定变化，该变化将影响制冷剂压缩机组实际功耗，从而直接影响压缩机组运行经济性（即装置能耗水平），如何在特定产量、温度基本恒定的前提下尽可能降低单位产品运行功耗是工艺优化的基本任务。在不同制冷剂组分条件下，可以运用离心压缩机多变压缩功率方程[55]对主冷剂压缩机各级32、34耗功进行计算，见式（2-25）。

从式（2-25）可以看出，在特定工况下通过对冷剂压缩机压比、入口相对分子质量及冷剂循环量（可以通过改变组分及MRL/MRV的比率来调节）进行取优来降低功耗、优化工艺，而在本例中是通过反馈控制的设定值来实现。

3.LNG工厂胺单元气提塔再沸器热负荷控制

（1）概述LNG工厂胺单元需要严格控制处理后天然气的CO₂含量、贫胺液浓度及贫、富胺负载。CO₂含量多少是通过在线CO₂检测仪来实时监控，而其余3个量都是通过工厂实验室检测获得，其中胺液浓度通过连续（推荐的运行方式）或是间歇的补充水分而维持相对稳定，而贫、富胺酸气负荷则与胺液循环量、胺解析塔加热温度、热负荷及回流量等操作参数密切相关。通常说来，通过常规的流量PID控制回路可以相对容易实现胺液循环量的控制；而气提塔的控制则相对复杂，却对该单元的安全、平稳及高效的运行至关重要。一方面，如果气提塔再沸器热负荷控制回路不能确保胺气提塔回流比和贫胺酸气负荷达到设计要求，则经处理后的气体二氧化碳含量会达不到规格，从而为LNG工厂后续单元带来问题，此外，气提量不够还可导致严重的设备及管道等腐蚀；另一方面，如果贫胺酸气负荷大大低于设计，胺气提塔回流比超出设计，则会造成无必要的公用工程消耗增加，降低了整个单元的能量效率。因此，气提塔再沸器热负荷控制是该单元最为至关重要的控制回路。以下将结合我国多个LNG工厂中实际使用的控制方案阐述这一问题。

（2）LNG工厂胺单元气提塔再沸器热负荷控制描述及运行实例 如图2-42所示为我国内蒙古某LNG工厂的胺液气提塔示意，该装置通过改变胺液汽提塔再沸器蒸汽锅炉压力设定值来控制气提塔的加热负荷。当胺气提塔升温时，检测胺气提TIC-11702/TIC-11703的温度和气提塔回流罐液位LIC-11705和LG-11716。随着升温过程的进行，胺气提塔的再沸器出水温度为115～130℃，回流率约为1.3m³/h。

图2-42 LNG工厂胺液气提塔工艺流程

这两个工艺参数对维持设计的贫胺负载十分重要。但是以此来作为锅炉蒸汽的设定压力却非最优的控制策略，其原因在于：在开车阶段一旦胺液开始沸腾，提高蒸汽压力设定值会增加再沸器的蒸汽产生量，但TI-11606就不会显著增加，因此，蒸汽压力控制器输出增加的效果将难以监测，除非系统已经建立了稳定的回流；另一方面，虽然塔顶温度TI-11702在起动时可用于表示再沸器产生蒸汽的量，在装置起动阶段却无法以此来控制蒸汽锅炉的压力设定值，因为没有酸气流量，在操作压力下塔顶气温大约同饱和蒸汽的温度一样，无论产生于再沸器的蒸汽是多还是少，塔顶气温将会维持不变，直到天然气引入单元，气提塔酸性气体开始流过这一温度才会发生改变。此外，当胺再沸器开始产生蒸汽，可能需要一段时间才能使蒸汽到达胺气提塔顶部，因此该温度控制回路具有很大的延迟；但是当蒸汽一旦到达塔顶，TI-11702显示的温度又可能会快速增加，这些都使得运行阶段该回路控制自动调节十分困难。因此，在真实的运行实践中都是将该控制投入手动而由操作人员人为干预，具体来说需要完成以下动作：

①缓慢升高蒸汽压力控制器的设定点，直到回流达到约1.3m³/h，之后停止增加蒸汽压力控制器的设定点。回流率是温度蒸汽流量的重要可监测参数，气提不足会导致严重的腐蚀问题。

②通过PIC-11714监控胺气提塔压力，由于这一阶段蒸汽流动非稳定特性的，塔内很难得到良好的压力控制，但操作人员需要确保塔内没有剧烈的压力波动以防止对塔内件造成物理损伤。

③将胺气提塔底部温度TI-11606稳定在115～130℃之间。由于TI-11606主要取决于塔底的压力，随着越来越多的气提蒸汽产生，通过塔的压降将会增加。因此，即使PIC-11714设定值恒定在0.05MPa，塔底压力也会增加：如果TI-11606低于115℃，则慢慢增加PIC-11714的设定点；如果TI-11606高于130℃，则需要查找塔内压降增大的原因，同时检查胺浓度是否太高（高温会增加胺的热降解）。

④检查胺液颜色、清澈度及气味和发泡倾向，解决现场出现的问题。

当天然气引入胺单元，富胺到达气提塔后，因为被剥离的酸性气体与蒸汽混合造成塔顶温度开始降低，越来越多的蒸汽会在塔内冷凝用以为酸性气体解析反应传递热量，回流率开始下降，此时需要逐步提高蒸汽压力控制器的设定点，以维持FI-11706回流稳定；由于内部蒸汽和液体流量增加，塔压降增大，此时需要监测再沸器出口温度（TI-11606）和塔底压力（PI-11605），需要确保PIC-11714此时对工艺参数变化做出正确响应。

当进气天然气量达到设计要求，且单元运行稳定后，需要取样然后检测贫胺负荷以评判胺液解吸的效果：如果检测的贫胺酸气负荷小于设计值，则除了适当降低蒸汽设定压力外还需要检查胺气提塔进料温度TI-11405，如果是大于设计值上限，则通过手动操作贫/富胺液热交换器旁路来调节富胺进塔温度，同时监测胺气提塔运行情况，并保持设计的回流率。当然这些仍需要人为干预，而气提塔的再沸器热负荷则可以等单元稳定后，将蒸汽压力控制器与TI-11702相关联，但是这个控制不能代替定期检查贫胺酸气负荷和回流比。

综上所述，LNG工厂胺系统气提单元的安全、稳定及高效运行除涉及化学反应程度（酸气负载检测）外还会有系统水力学动态（蒸汽发生、系统发泡）、腐蚀控制等一系列相关的问题，除非有详尽的专家系统，否则很难实现完全的自动化运行。尽管如此，合理的控制回路措施仍可以实现一定程度的自动稳定运行。如图2-43所示为上面所述工厂的运行实例。该例子包括蒸汽锅炉停车、人员排查故障后重新起动并使用蒸汽压力调节控制的完整过程，可以清晰地看出调节对再生塔系统平稳运行的作用。图中14∶17停炉，15∶20重新起炉，停炉时进气为设计进气量90万m³/d，停炉后把量减至65万m³/d。由图中PV-11714开度值及TI-11702的值可以看出平缓的蒸汽压力设定值调整可以使系统处于合理的平稳运行范围，同时保证酸气排放即气提充分。

图2-43 某LNG工厂胺液气提塔蒸汽锅炉停/重起运行曲线

4.LNG工厂混合冷剂（MRC）压缩机防喘振控制回路

（1）工艺/喘振解耦描述 在以往的LNG工程中多是通过压缩机转速来控制吸气压力，而通过防喘振阀来实现喘振控制。这一方法的缺陷是可能会引起喘振控制器与吸气压力控制器之间的“冲突”而造成控制品质下降，从而影响系统稳定运行。为有效的解决这一问题，有LNG工厂的主冷剂压缩机控制回路设计中引入了工艺/喘振解耦的设计思想。通过这一设计可以防止出现不同的控制器同时调节压缩机转速和防喘振阀的情况，即主冷剂压缩机的控制由压缩机控制系统（CCS）完成：该系统通过调节转速及防喘振阀的开度来控制压缩机的吸气压力。解耦功能可以通过阻止喘振控制器PV值低于喘振控制器设定点以下，从而防止喘振控制器操作防喘振阀来实现有效阻止两控制器之间的“冲突”。要实现这一目的，需要允许吸气压力控制器来操作压缩机防喘振阀，即通过开大防喘振阀改变回流介质的量从而改变压缩机吸气压力。图2-44所示为LNG工厂MRC压缩机喘振图。

决定何时改变转速、何时调节压缩机的防喘振控制阀是由解耦功能块来完成的，其实质为分程控制，因而可以保证不会两种手段同时应用。该分程控制的独特之处在于两种控制手段切换的点是变化的，过程控制中又称其为动态断点。在正常操作条件下的动态断点是停留在压力控制器输出值下的给定距离，该距离又称为动态断点徘徊余量。动态断点的降速规律为：当操作点位于最大控制死区线右侧及快速断点线（距离喘振控制线一定的距离，以确定动态断点移动快慢）左侧时，其将以预先确定的比较缓慢的速度降速。动态断点在该区域降速缓慢是由于此时压缩机运行在距离喘振控制线相当近的位置，因此在与喘振控制器进行信息交换之前不能大幅降低转速。由于吸气压力的继续降低将极有可能使吸气压力控制器通过防喘振阀开始工作，因此缓慢的降低转速的调整是合理的。倘若操作点位于快速断点线右侧，则压缩机降速的速率可以更快，这是由于在靠近喘振控制线之前，压缩机仍有相当大的降速空间。

类似地，动态断点的升速规律为：当操作点位于最小区间线左侧时，其将以预先确定的比较缓慢的速度升速。在该区间压缩机升速的意义在于利用系统已经装填的物料来提高吸气流量，同时避免系统与防喘振控制器的交互作用。倘若操作点位于最小区间线和最大区间线之间，则动态断点的位置固定在操作点刚进入该区间时断点的位置。

综上所述，在多数情况下动态断点是压缩机运行位置的函数。通常其位于距离压力控制器输出值低约1.5%（可调整）的位置，这样可以保证吸气压力控制尽可能地使用转速调节；若压力控制器输出减速超过了动态断点允许的减速，则其将使用防喘振阀来控制吸气压力。

（2）运行实例 以下通过某工厂MRC压缩机三个运行实例来进行阐述。图2-45所示为我国新疆某大型煤制天然气生产LNG装置的混合冷剂压缩机的基本配置。

图2-44 LNG工厂MRC压缩机喘振图

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图2-45 某大型煤制天然气生产LNG装置的混合冷剂压缩机的基本配置

图2-46运行实例1所示为正常操作下该MRC的压缩机组运行的例子。

图2-46 MRC压缩机运行实例1

图2-47所示的工况下，压缩机的吸气压力由压缩机的转速控制，而动态断点正好运行在吸气压力控制器输出值之下：倘若压力控制器输出下降速度超过动态断点可移动的速度（由上节所述，该速度是基于压缩机工作点在喘振图上的相对位置），吸气压力控制器将停止减速并通过防喘振阀来控制吸气压力。只要操作点仍大于最大区间线，则动态断点将继续减小其输出，即通过降低压缩机转速以返回其原来的压力控制器输出值下的断点徘徊余量，这一降速过程也将会使得防喘振阀关小。

图2-47运行实例2所示为通过防喘振阀操作来控制MRC的压缩机吸气压力的例子。图2-47所示的工况下，压缩机的负荷已降至调速器最小转速，而压缩机将继续在这个区间运行，直到载荷增加。

图2-48运行实例3所示为压缩机运行在调速器最小转速，通过关小或是开大防喘振阀操作来控制MRC的压缩机吸气压力的例子。如图2-48所示的工况下，倘若压缩机载荷增加，防喘振阀将关闭同时转速开始增加，随转速增加，动态断点将跟随操作点，即趋向于实例1的工况；倘若载荷降低，动态断点将停止在调速器最小转速而防喘振阀开始打开来控制压缩机吸气压力，这将趋向于实例2所描述的工况。

图2-47 MRC压缩机运行实例2

图2-48 MRC压缩机运行实例3

（3）喘振控制 喘振控制器是不同于吸气压力控制器的单独控制器。与动态断点跟踪压力控制器的输入类似，其设定点跟踪压缩机的操作点，并保证与操作点保持给定的距离（通常约为5%），并且不允许运行至恒定的安全余量以左或是超过其以右20%。此外，设定值也必须按照给定的速度减小。

由于设定值徘徊线是防喘振控制的设定值，倘若操作点向喘振方向快速移动，则由于设定点徘徊线的变化率受限，喘振控制器将在穿越恒定的安全余量之前而做出反应，即当出现可能导致喘振的工艺波动早期喘振控制器就会动作。当操作点稳定在恒定的安全余量右侧时，喘振控制器的输出将减小以便设定点返回操作点左侧。

相比较于一般的PID控制器，喘振控制器设有喘振强制功能，该功能可以在压缩机接近喘振时强开喘振阀，从而防止在出现大的工艺波动时常规的PID整定速度过慢而造成压缩机喘振。如图2-49、图2-50所示，当操作点移动至比例作用区间时，喘振强制功能将打开防喘振阀，其开度与操作点在该区间移动的距离成正比；当余量到0时或是已经穿过了喘振线，防喘振阀将全部打开。比例作用区的大小随设定点徘徊线的移动而增加或是减小：当设定点徘徊线随操作点向喘振图右侧移动时，比例作用区将“拓宽”，这是由于该区间时按照喘振线和设定点徘徊线之间总间距的一定比例而设定的。喘振强制的功能是通过常规的喘振PID输出与强制控制器输出比选后取高值而实现的，因而仅在常规PID输出响应过慢时发挥作用。

图2-49 压缩机喘振图示意

图2-50 压缩机喘振强制

喘振控制PID和喘振强制的输出均被送至防喘振阀选择模块中，对于MRC压缩机低压段（一段）而言，该模块将这些输出与解耦输出相结合后比选取高值，这样，该模块可以使喘振的PID追踪解耦模块是否控制防喘振阀，可以有效避免任何可能由于喘振PID所造成的时间延迟，同时也可以限制防喘振的开关摆动（亦称限摆率）。通常该阀关闭时非常缓慢以确保系统稳定，这对压缩机增加载荷的操作尤其有用，即通过喘振控制器限定喘振阀关闭的速度。在这种情况下，在等待防喘振阀的控制由喘振PID控制器返还给吸气压力控制器的过程中，压力控制器（解耦算法）可以暂时增加压缩机转速以回应载荷增加；而当控制返还后，提速将停止而再次开始关小防喘振阀，如此往复，直到防喘振阀最终完全关闭，之后压缩机将在吸气压力控制下工作。同样，由于喘振强制时的速率可能远大于阀门及工艺过程可以响应的速度，因而开阀限摆率可以防止喘振强制时“矫枉过正”。

5.LNG工厂多MRC压缩机组负载分布控制

（1）概述 对于大产能的LNG工厂，会出现多台MRC压缩机并联工作的情况，此时需要运用负载分布控制器，这些控制器通常会作为一个功能模块而集成在基于PLC的机组控制系统中。压缩机驱动机转速（对于可调速机组）、入口流量调节阀开度或是入口导叶的开度等可以作为负载控制的反馈信号，而控制器输出信号通过调节转速（可调速机组）或是入口节流阀/入口导叶（恒速机组）来改变压缩机的吸入流量。各个负载控制器均具有时间斜坡功能，该功能可以限定机组转速或是节流阀/入口导叶的调节速度来避免负载控制器与喘振控制器或是其他过程控制单元之间的相互不利影响，从而增加系统控制的稳定性。

（2）多机组负载控制设计优化目标 多台MRC压缩机机组负载控制优化的主要任务是完成以下目标：

1）确保各个机组的操作具有足够的喘振余量，且各机组具有相等的喘振余量。

2）保证喘振余量的情况下尽量关小压缩机回流以使机组的效率最大。

3）各个机组平均的分担总负载，从而操作更加平衡且提高效率。

4）当运行工况发生改变时需要解耦防喘振控制和负载分布控制以避免系统的动态不稳定，保证系统平稳操作。

为了在实现自动运行的同时优化工厂负载分布，需要定量描述压缩机操作点距离喘振控制线的余量，为此引入外输流量系数的概念，其定义为

式中，Q_s为压缩机入口流量；Q_r为压缩机回流流量；Q_sp为压缩机喘振控制设定值。

对于并联机组，各个单个压缩机的C_ef值应该相等。这可以通过在各压缩机单机控制屏内集成一个负载控制器，并同中央控制器（CC）接收相同的C_ef设定值而实现。CC接收各个单机的C_ef值，并进行“高选”后作为输出。

（3）多机组负载优化控制描述 中央控制器通常位于现场的控制屏中，并使用吸气总管压力作为PID控制的过程变量；而CC的输出则通过串口线或是硬线连接的输入/输出信号送至各个单独系列单元的控制屏，该输出信号则作为各单机负载分配控制器（ULSC）的C_ef设定值，ULSC与CC为串级控制连接。

由于相同的C_ef设定值被送至各单机控制器，所以各条线的压缩机将保持相同的喘振余量。CC接收各ULSC发回的真实C_ef值作为PID回路的反馈信号，将C_ef设定值进行“高选”之后结果与CC输出进行“低选”以得到最终PID控制器的反馈值。这样，CC将使用各在线压缩机的值而消除了处于停机下压缩机的0值或是负C_ef值的影响。

图2-51所示的典型分布控制的基本架构，ULSC与CC之间为串级连接，即CC的输出作为ULSC的C_ef设定值，各单机各段的C_ef值经过计算后进入“低选”得到的结果作为ULSC的过程变量。这样可以确保C_ef值高的压缩机组流量（负载）相比较于C_ef值低的机组将会减少的更多，直到负载平衡。如此就可以防止在负载平衡之前距离喘振控制线更近的压缩机非必要的回流量增加，从而增加了机组的效率。

ULSC的输出可以用以改变压缩机驱动机的转速（可调速机组）或是入口节流阀/入口导叶的开度（固定转速机组），即使用如驱动机转速作为作为ULSC的反馈信号。倘若压缩机驱动机的转速已经降至调速器最小转速仍不能满足ULSC的C_ef设定值的工况，此时需要打开回流以满足更低的外输流量，此时ULSC的输出为分程调节。部分的控制器输出将用于将压缩机驱动机转速降至调速器最小转速；剩余的部分输出将用于打开回流防喘振阀，ULSC至阀门的输出与防喘振的输出进行“低选”以保证满足防喘振流量的要求。

ULSC的输出具有时间斜坡功能，可以限定机组转速或是入口节流阀/入口导叶的变化率，这有助于提高系统的稳定性。当压缩机停机时，无论CC的设定值为多少，ULSC的输出均变为0。这样该机组的速度设定值将使驱动机降速至调速器最小转速或是使入口节流阀设定值降至最低。一旦机组重新起动且升速到最小可加载转速，ULSC将根据来自CC的设定值调节机组转速设定值或是吸气阀阀位直到各条线机组的C_ef值相等。

图2-51 典型负载分布控制架构

（4）MRC压缩机多机组负载优化控制实例 图2-52所示为MRC双机组压缩机负载平衡控制的运行实例。主压缩机处于运行状态而ULSC依据从CC接收的C_ef设定值而调节机组转速；备机处于待机状态，此时主机的C_ef值为1.7而防喘振阀全关。当备机起动后，防喘振阀全开，机组处于全回流状态直至达到调速器最小转速。此时备机仍不能产生足够的压力来外输工艺介质，即C_ef值为0，而其C_ef的设定值是与主压缩机相同的来自CC的设定值，即1.7；但由于驱动机处于怠速暖机状态，因而备机转速设定值被强制在调速器最小转速上。当备机的状态为可加载时，其喘振控制器开始缓慢关小防喘振控制阀，而其ULSC开始增加机组转速设定值并开始外输工艺介质以靠近C_ef设定值，即1.7；当备机开始提速并外输工艺介质时，吸气压力趋于下降，CC的输出也下降，这将导致C_ef设定值下降至1.4。此时主压缩机的ULSC将降低主压缩机的转速设定值以满足新的C_ef设定值，从而会降低其外输流量；而与此同时，备机的ULSC的转速设定值增加，其C_ef值已从初始时的0升高至0.55，由于这一值仍然低于新的C_ef设定值1.4，因而备机的ULSC将继续升高机组转速设定值和外输流量，即图2-52中所示的部分在线状态。随着备机继续升速及外输流量，来自CC的C_ef设定值将继续下降，主机的C_ef值继续降低而备机的C_ef值继续升高直至各自的C_ef设定值与来自CC的C_ef设定值完全相等，如图中实例所示的1.1。至此，负载完全平衡，而各机组压缩机的运行点距离各自喘振控制线具有相同的余量且各自的防喘振控制阀完全关闭。

图2-52中所示的负载分配控制还可以扩展至多台机组，且不会进一步增加控制的复杂程度，可以在LNG及相关的工厂中找到适合的应用。

图2-52 MRC压缩机多机组负载分配控制操作实例