1数学模型的建立
早期的离心式压缩机配备的性能控制及防喘控制系统都是比较简单的模拟量控制系统，控制性能不好。一般形式是：为维持压缩机出口压力恒定，在出口管线上设有压力控制调节器，它在压缩机工况变化时感测压缩机管网压力的变化，通过变送器将该讯号输送至汽轮机的调速器，以便相应调整机组的转速。防喘控制系统通常采用单参数控制系统，防喘回路由流量指示控制器控制旁通阀，当管网流量小于或等于*低流量限时，开启旁通阀，使部分气体回流到压缩机入口管线或者放空，增加通过压缩机的流量，防止喘振的发生。该类防喘系统存在两方面的问题。
其一是不经济。因为规定的*小流量限只有一个，没有考虑不同转速下具有不同喘振限流量，从而在防喘控制实行中有部分气体本不需要回流而进行旁路回流造成能源的浪费。
其二，由于控制回路是一简单的模拟量回路，有许多因素无法考虑，防喘控制质量不好，不能*有效地防喘。
针对以上问题，作者参照防喘控制技术的新进展，设计了一数字直接防喘控制系统，以取代原防喘控制系统。其中包括多个控制回路，较多地考虑了压缩机运行中可能发生的因素，从而可以提高防喘的安全可靠性。采用多参数控制系统可减少能源浪费。与单参数控制系统比较，节能效果明显，并改善了防喘控制品质。所设计的防喘控制系统主要包括：变流量限，工况点移动速率以及快开阀3个基本控制回路。变流量限控制回路是一个增量型PID回路，而工况点移动速率控制回路为微分回路。这是一个包括压缩机及其驱动机在内的比较复杂的系统，可以简化为如图1所示的数值模型。
整个系统可大致分为3部分：
（1）压缩机部分，包括进口和出口气体容积环节；
（2）汽轮机部分，包括调速器及放大执行机构；
（3）防喘回流阀部分，包括防喘控制回路及计算机系统。为调节压缩机转速n，由压缩机排气压力pd讯号与汽轮机调速器相连；为控制防喘回流阀开启和关闭，由压缩机排气流量qc讯号以及有关计算所需的进口和出口压力p1，pd，温度T1，Td讯号与计算机相连。针对各个环节可推导出相应的方程以便在模拟计算中进行计算。图中qd和qh分别表示压缩机的输气量即排气管网流量和回流量；qa为压缩机进气流量；X和Z分别为调速器与执行机构的位移输出信号。
1.1汽轮机-压缩机转子方程
1.2调速器方程
1.3滑阀油动机方程
1.4压缩机压缩方程
1.5压缩机特性方程
1.6压缩机出口和进口容积方程
1.7进气管气体状态参数方程
1.8旁通回流阀方程
1.9防喘控制方程
一般常利用风机定理来推导防喘方程，误差较大。本文从相似原理出发，采用以下折合参量整理压缩机特性线，根据实际特性线推导防喘控制方程。
为克服标准增量型PID控制回路的缺点，采用非标准增量型PID控制回路<3>，如：引入积分分离措施，以避免可能出现的积分饱和现象；又如，在PID调节器输出处串联一惯性环节，变成不完全微分的增量型PID控制回路。
2算例
以上讨论的方程中，变量数比方程数多1个。
方程求解时，需给定其中一个变量，通常给定压缩机管网流量的变化，如Xqd，可以解出其他诸变量。
在以上方程组中除常微分方程外，还有代数方程组，本文采用R2K法解常微分方程组，对代数方程组采用一般代入法计算。
作为实例，这里仅针对变流量控制回路进行数值计算分析。为了获得压缩机组的性能控制和防喘数字控制系统的数值结果，设定一系列Xqd进行计算，基准工况取压缩机正常工况，部分计算结果见图2～4，它们清楚地表明了整个防喘控制系统有关参数的动态变化过程。在图2，3中Xqd的变化尚未达到防护曲线设定值，防喘阀并未开启，只有当管网流量Xqd（=-30%）减少到超过防护线设定值后（设定值Xqc =-0.24%），防喘旁路阀打开（图4），使部分流量回流到压缩机入口（Xqh 6%），保持通过压缩机的流量为防护线设定的流量值，压缩机不出现喘振。通过计算可以得出系统各个环节参数的变化过程，图2～4以压缩机参数如Xpd，Xn，Xqc以及Xqh（在旁路阀开启后）为例显示出在不同管网流量变化情况下参数的变化特性，稳定过程，控制环节响应情况等。结果表明，压力，转速的变化稳定快，而流量的变化稳定慢，防喘回路开启滞后约8s，这与所针对的机组和所设置的旁通阀及其回路结构的特性是一致的。
3结论
以上算例结果表明，运用所建模型，成功地模拟出防喘控制过程，并计算出诸如压缩机出口压力，流量和转速参量的动态变化，为分析防喘控制系统提供依据。此外，作者还利用以上模型成功地进行了各防喘回路的数字模拟试验，对控制系统设计质量进行评定以及分析控制系统各设计参数对控制品质的影响等。所有研究结果表明，所提出的模型和方法能反映防喘数字控制系统实质，在模拟各防喘控制回路的控制过程，对防喘控制系统的设计进行评价和选取优化参数等方面获得成功应用。
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