有关离心压缩机防喘振过程的探讨

1、有关离心压缩机防喘振过程的探讨 有关离心压缩机防喘振过程的探讨 【摘 要】基于压缩机喘振的机理及对机组的影响，给出压缩机喘振实测的必要性和可行性。并根据某富气压缩机改造实测结果，得出了其真实的喘振曲线，从而为压缩机平安、节能控制创造了条件。并对此类压缩机的平安、高效和更加节能的控制给出指导。 【关键词】离心压缩机；喘振；解耦控制 0.前言 离心压缩机喘振是压缩机运行过程中由于压缩机入口流量的减少或压缩机工况的变化而出现压力、转速和流量的周期性震荡。一般情况下，离心式压缩机的喘振特性曲线是由主机制造厂通过计算得出的预期喘振线。但是用户使用中往往会因为工艺变化、介质组分改变等原因，造成实际应用的工

2、况不同于主机制造厂预期的工况，喘振特性曲线距离实际喘振位置出现偏差。这样就可能造成机组在低效率区域长周期运行，更严重就会使机组防喘振控制功能无法投用，既浪费了能源，又失去了对机组喘振的保护。 1.压缩机喘振机理 对于离心压缩机来说，压缩机入口流量突然反向的现象即是喘振，在喘振过程中压缩机的出口压力会突然降低然后再迅速周期性地恢复。这种周期性发生的现象轻者发出不规那么的噪声，轴承振动加大；重者那么会损坏压缩机的叶片和气封系统，造成压缩机毁坏等严重事故。 2.测试前的准备工作 2.1喘振阀调试 防喘振阀是是防止压缩机出现喘振的装置。压缩机在运行中，当管路系统阻力升高时，流量将随之减小，有可能降低到

3、允许值以下。防喘振系统的任务就是在流量降低到某一平安下限时，通过防喘振阀对压缩机出口进行放空或打回流，增大经过压缩机的流量，防止进入喘振区。由此可见，防喘振阀是压缩机防喘振的最重要的执行机构，所以必须保证其灵敏可靠。压缩机进行喘振实测前，乃至每次停工检修时，对防喘振阀的检修是必需的。为了使喘振保护系统更好地工作，需要特别强调的是防喘振阀的死区和线性化问题。这里所谓的死区，就是指从阀门全关命令开始逐渐增加开阀信号，直到阀门做出明显开阀动作，死区就是这个控制命令的区域。防喘振阀门的控制与其他在中间位置调节的阀门不同之处在于，防喘振阀正常时处于全关闭状态，在机组面临危险时，防喘阀从全关的位置开始调节

4、来保护机组，如果这个死区太大，阀门那么失去了及时调节保护的作用。所以在调试时应尽量防止死区过大，并且在控制系统中要增加相应逻辑来消除此死区的影响。 2.2准备喘振实测方案 空气压缩机的实测方案很简单。可以选择在装置停工阶段进行。入口是对大气，有着恒定的压力；对装置供风的出口可以全部关闭，压缩机出口由防喘振阀直接对大气放空。实测时慢慢关闭放空阀，直至机组接近喘振，快速翻开放空阀即可。调速的机组选择几个工况的不同转速来实测；恒速的机组选择几个工况的不同入口导叶的角度来实测。 对于工艺气的压缩机，实测的方案要复杂一些。首先要选择在生产进行阶段，这样才能保证有工艺气体的来源。另外生产要求在稳定的压力下

5、进行，所以应尽量防止机组真正进入喘振或联锁停机，防喘振阀门应防止快速全开，尽量在保证入口压力平稳的前提下完成喘振实测。 2.3控制系统的准备 离心式压缩机临界喘振时，测量参数波动的周期一般为23s，防喘振控制系统必须有能力捕捉到测量参数的波动，所以控制器的扫描周期一定要尽可能的缩短，一般要求控制在100ms以内。在实测时，要求控制系统必须能对机组包括装置联锁在内的保护功能同时起作用。包括真正发生喘振时，也能立即使机组迅速脱离喘振。另外，还要求控制系统能灵活地把机组带入临界喘振的阶段。 2.4人员准备 理论上，通过控制系统完全可以满足喘振实测的所有参数的监控，和所有阀门的控制。但是，机组喘振原因

6、复杂多变，喘振的现象也多种多样。尤其是机组出现异常声响，控制系统无法采集。所以在机组现场留有经验丰富的人员进行观察监视是必要的。一旦机组在测试过程中出现异常，现场人员立即通知控制室，停止测试。可以通过分析此时的机组状态确定是否是喘振现象，如果是那么可作为一次测试的结果。 3.喘振测试 所有准备工作都已经做好，现在可以放心地做测试了。首先要选择一个机组运行的工况，以变转速压缩机为例。先选择机组正常运行的低转速工况。比方机组正常运行的转速是60009000r/min，那么选择6500r/min开始第一个喘振点的测试。慢关防喘振回流阀，观察机组参数变化。在正常的平安区间进行关回流阀操作，会观察到压缩

7、机入口流量随之减少，出口压力相应上升。继续关回流阀，直到出口压力不再升高，这时机组已经到达效率最高点，再继续关回流阀将临界喘振。出口压力会降低，并周期性的振荡。邻近喘振时，出口压力开始有规律地波动。此时可以判断出压缩机在此工作位置发生喘振，从而确定该工况点的喘振点。 3.1平安节能 压缩机的实测喘振线与原始喘振线的比照。看出实测喘振线在预期喘振线的右侧。从而提高了压缩机的平安性能，消除了压缩机在喘振区运行的潜在危险。那么给出了某型压缩机实际喘振线在预期喘振线的左侧，在更新后的防喘振控制系统，压缩机的防喘振阀可以在很多工况下轻易的全关防喘振阀，可以在更加宽广的工作范围内运行。从而提高了机组的调节范围，更为重要的是减少了能源的浪费，节约了能源。 3.2自动控制，解耦控制 传统的过程控制是利用过程控制变量PID和转速设定值进行串级控制，这种做法有两点缺乏。 如果因工艺要求负荷大幅降低，那么转速会迅速减小，转速的降低极易引起控制点移向喘振线，从而导致喘振。 防喘振控制系统和转速控制器之间存在耦合现象。解耦控制那么可以通过其独有的控制算法，很好地解决此问题。 4.结语 通过理论防喘振和实测压缩机振线，给出了此类压缩机实测结果。得出了实测压缩机喘振既能保证机组的平安，又有利于机组的节能。从而解决了由于离心压缩机预期喘振线与实际有差异造成机组喘振