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压缩机防喘振控制 第一部分压缩机防喘振原理 第一章压缩机的种类第二章离心压缩机特性第三章防喘振控制 第一章压缩机的种类 1 根据压缩机的压缩原理 可以分为减容压缩和加速流体压缩 减容压缩是通过减少气体体积来增加气体的压力 加速流体压缩是通过把气体的动能转换为势能来增加气体的压力 压缩机的种类 2 根据压缩机的压缩形式分 可分为往复式压缩机 回转式压缩机 离心式压缩机和轴流式压缩机 往复式和回转式压缩机的压缩原理是减容压缩 离心式和轴流式压缩机的压缩原理是加速流体压缩 第二章离心压缩机特性 1 离心压缩机的一般规律给定转速 排气压力与流量成反比容积流量与转速成正比排气压力与转速平方成正比功率与转速立方成正比 离心压缩机特性 2 喘振当压缩机的负荷降低到一定程度时 气体排送会发生往复运动的强烈振荡 从而导致机身的剧烈振动 称为喘振 这是气体动力装置的一种特性 离心式压缩机与轴流式压缩机的比较 离心压缩机适用于中 小流量和中 高压力的场合 流量约20 2000Nm3 min 大的可达10000Nm3 min 单缸压比约3 5 10 多缸排气压力可高达90MPa以上 多变效率约为 76 83 轴流压缩机适用于中 大流量和低 中压力的场合 流量约800 20000Nm3 min 单缸压比约2 7 9 双缸排气压力可达3 89MPa 一般多变效率为 87 91 第三章防喘振控制 1 压缩机的性能曲线2 管路特性曲线3 压缩机的工作点4 喘振的原因5 喘振分析6 喘振周期7 喘振线8 压缩机防喘振控制方法 1 压缩机的性能曲线 对于一定的气体而言 在压缩机转速一定时 每一流量都对应一个压力 把不同流量下对应的每一个压力连成一条曲线 即为压缩机的性能曲线 性能曲线 横坐标是压缩机的入口流量 纵坐标的选取有三种 1 出口压力Pd 2 压力差 Pd Ps 3 压力比 Pd Ps 性能曲线是压缩机的固有特性 性能曲线 入口流量 2 管路特性曲线 管路特性曲线就是当管路情况一定时 气流流过该管路时所需的能头与管路流量Q的关系 对离心压缩机来说 管路只是指压缩机的排气侧的管路 在这种管路中 管路所需的能头可以用管端压力pe 即压缩机出口背压 的大小来反映 管路特性曲线公式 将上式表示在坐标图上 即为一条二次抛物线 它是管路端压与进气量的关系曲线 即为管路特性曲线 管路特性曲线 压缩机管路特性曲线如图所示 当管路很短 阀门全开时 阻力损失很小 管路特性曲线几乎是一条水平线 如线L1 当管路很长或阀门关小时 阻力损失增大 于是变成线L2所示 阀门开度愈小 曲线变得愈陡 如线L3 当管网的操作压力下降 则管路特性曲线下移 当pr为常压时 管路特性曲线即为线L4 3 压缩机的工作点 因为压缩机是串联在管路中 故当它正常工作时 必须满足 1 流过压缩机的气量必须等于流过管路的气量 指换算到同一状态下 2 管端压力pe应与压缩机的排压相等 因此 压缩机的工作点一定是在该压缩机的性能曲线与管路特性曲线的交点上 压缩机的工作点 性能曲线 管路特性曲线 工作点 4 喘振的原因 当压缩机入口气体流量小于压缩机的最小流量时 会导致压缩机排气管压力比机组内部压力高 这时气体会发生瞬间倒流 压缩气体倒流又使得排出侧气体压力降低 机组内部压力升高 使气体流量恢复 直到出口压力升高 又重复上述过程 这就是压缩机的喘振 压缩机性能曲线的最高点就是喘振点 喘振点 性能曲线上 喘振点右侧为稳定工作区 左侧为喘振区 不稳定区 A喘振点 5 喘振分析 如图所示 D点为喘振点 假设A点为稳定工作点 如果有某种扰动 使工作点移动到B点 这时压缩机的压比增大 使得出口压力高于管网压力 压缩机仍可正常工作 在D点压缩机处于临界状态 如流量继续减少到达D点左侧 如C点 此时压缩机压比减小使得压缩机的出口压力减小 从而使管网压力高于压缩机出口压力 造成气体倒流 形成喘振 喘振分析 喘振的发生主要是由于管路特性曲线的变化使工作点移动到喘振点左侧 如图 假设A点为稳定工作点 但由于管路特性曲线发生变化 使工作点移动到B点 到达喘振点左侧 从而引起喘振 A B 6 喘振周期 如图所示假设压缩机在A点正常工作 由于某种原因降低负荷 工作点会向左移动 当到达B点时 压缩机进入极限工作点 出口压力比最大 若负荷继续下降 出口压力将迅速降低 而与其相连接的工艺系统瞬间压力没变 气体将会倒流 工作点迅速到达C点 这时出口压力与系统压力瞬间相等 由于压缩机还在运行 出口流量很快增大 极限工作点很快移到D点 因流量变大 管路特性曲线变陡 必然会使工作点回到A点 这就是一个完整的出口压力波动周期 我们称其为喘振周期 7 喘振线 压缩机压缩同一种气体 同样的进气条件 在不同的转速下 可以得到一簇性能曲线 把这些曲线的喘振点连起来 就得到压缩机的喘振线 喘振线 喘振线右侧为稳定工作区 左侧为喘振区 不稳定区 喘振线上压比最大 因此效率最高 喘振线 8 压缩机防喘振控制 最简单 也是最常用的方法就是安装回流阀 或放空阀 当压缩机的入口流量小于喘振流量时 将出口处的气体回流到入口处 或放空 来增大入口流量 压缩机防喘振控制方法 压缩机防喘振的控制方法大致可分为固定极限流量法和可变极限流量法 1 固定极限流量法 固定极限流量是使压缩机的入口流量保持大于最高转速下的临界流量 从而避免进入喘振区运行 但在低转速下效率太低 能量浪费太大 控制线 2 可变极限流量法 可变极限流量法是为了减少压缩机的能量损耗 在压缩机负荷经常波动的场合采用 控制线 第二部分D R压缩机防喘振控制 第一章概述第二章通用性能图 第一章概述 性能曲线的X轴是流量变量M 0 5 范围是0 100 这里M是实际的质量流量率 是实际入口温度和参考入口温度的比率 是实际入口压力和参考入口压力的比率 其中 0 5 是温度和压力补偿系数 第二章通用性能图 压缩机入口条件 如温度 压力 分子量 改变时 压缩机的喘振线会发生变化 当进气温度升高或者进气压力下降或者气体组分变轻 都会导致压缩机性能曲线下移 通用性能图 假如压缩机入口体积流量为qv 入口流量差压为hs 入口绝对压力为ps 出口绝对压力为pd 则 通用