有關(guān)離心壓縮機防喘振過程的探討

1、有關(guān)離心壓縮機防喘振過程的探討 有關(guān)離心壓縮機防喘振過程的探討 【摘 要】基于壓縮機喘振的機理及對機組的影響，給出壓縮機喘振實測的必要性和可行性。并根據(jù)某富氣壓縮機改造實測結(jié)果，得出了其真實的喘振曲線，從而為壓縮機平安、節(jié)能控制創(chuàng)造了條件。并對此類壓縮機的平安、高效和更加節(jié)能的控制給出指導(dǎo)。 【關(guān)鍵詞】離心壓縮機；喘振；解耦控制 0.前言 離心壓縮機喘振是壓縮機運行過程中由于壓縮機入口流量的減少或壓縮機工況的變化而出現(xiàn)壓力、轉(zhuǎn)速和流量的周期性震蕩。一般情況下，離心式壓縮機的喘振特性曲線是由主機制造廠通過計算得出的預(yù)期喘振線。但是用戶使用中往往會因為工藝變化、介質(zhì)組分改變等原因，造成實際應(yīng)用的工

2、況不同于主機制造廠預(yù)期的工況，喘振特性曲線距離實際喘振位置出現(xiàn)偏差。這樣就可能造成機組在低效率區(qū)域長周期運行，更嚴(yán)重就會使機組防喘振控制功能無法投用，既浪費了能源，又失去了對機組喘振的保護(hù)。 1.壓縮機喘振機理 對于離心壓縮機來說，壓縮機入口流量突然反向的現(xiàn)象即是喘振，在喘振過程中壓縮機的出口壓力會突然降低然后再迅速周期性地恢復(fù)。這種周期性發(fā)生的現(xiàn)象輕者發(fā)出不規(guī)那么的噪聲，軸承振動加大；重者那么會損壞壓縮機的葉片和氣封系統(tǒng)，造成壓縮機毀壞等嚴(yán)重事故。 2.測試前的準(zhǔn)備工作 2.1喘振閥調(diào)試 防喘振閥是是防止壓縮機出現(xiàn)喘振的裝置。壓縮機在運行中，當(dāng)管路系統(tǒng)阻力升高時，流量將隨之減小，有可能降低到

3、允許值以下。防喘振系統(tǒng)的任務(wù)就是在流量降低到某一平安下限時，通過防喘振閥對壓縮機出口進(jìn)行放空或打回流，增大經(jīng)過壓縮機的流量，防止進(jìn)入喘振區(qū)。由此可見，防喘振閥是壓縮機防喘振的最重要的執(zhí)行機構(gòu)，所以必須保證其靈敏可靠。壓縮機進(jìn)行喘振實測前，乃至每次停工檢修時，對防喘振閥的檢修是必需的。為了使喘振保護(hù)系統(tǒng)更好地工作，需要特別強調(diào)的是防喘振閥的死區(qū)和線性化問題。這里所謂的死區(qū)，就是指從閥門全關(guān)命令開始逐漸增加開閥信號，直到閥門做出明顯開閥動作，死區(qū)就是這個控制命令的區(qū)域。防喘振閥門的控制與其他在中間位置調(diào)節(jié)的閥門不同之處在于，防喘振閥正常時處于全關(guān)閉狀態(tài)，在機組面臨危險時，防喘閥從全關(guān)的位置開始調(diào)節(jié)

4、來保護(hù)機組，如果這個死區(qū)太大，閥門那么失去了及時調(diào)節(jié)保護(hù)的作用。所以在調(diào)試時應(yīng)盡量防止死區(qū)過大，并且在控制系統(tǒng)中要增加相應(yīng)邏輯來消除此死區(qū)的影響。 2.2準(zhǔn)備喘振實測方案 空氣壓縮機的實測方案很簡單?？梢赃x擇在裝置停工階段進(jìn)行。入口是對大氣，有著恒定的壓力；對裝置供風(fēng)的出口可以全部關(guān)閉，壓縮機出口由防喘振閥直接對大氣放空。實測時慢慢關(guān)閉放空閥，直至機組接近喘振，快速翻開放空閥即可。調(diào)速的機組選擇幾個工況的不同轉(zhuǎn)速來實測；恒速的機組選擇幾個工況的不同入口導(dǎo)葉的角度來實測。 對于工藝氣的壓縮機，實測的方案要復(fù)雜一些。首先要選擇在生產(chǎn)進(jìn)行階段，這樣才能保證有工藝氣體的來源。另外生產(chǎn)要求在穩(wěn)定的壓力下

5、進(jìn)行，所以應(yīng)盡量防止機組真正進(jìn)入喘振或聯(lián)鎖停機，防喘振閥門應(yīng)防止快速全開，盡量在保證入口壓力平穩(wěn)的前提下完成喘振實測。 2.3控制系統(tǒng)的準(zhǔn)備 離心式壓縮機臨界喘振時，測量參數(shù)波動的周期一般為23s，防喘振控制系統(tǒng)必須有能力捕捉到測量參數(shù)的波動，所以控制器的掃描周期一定要盡可能的縮短，一般要求控制在100ms以內(nèi)。在實測時，要求控制系統(tǒng)必須能對機組包括裝置聯(lián)鎖在內(nèi)的保護(hù)功能同時起作用。包括真正發(fā)生喘振時，也能立即使機組迅速脫離喘振。另外，還要求控制系統(tǒng)能靈活地把機組帶入臨界喘振的階段。 2.4人員準(zhǔn)備 理論上，通過控制系統(tǒng)完全可以滿足喘振實測的所有參數(shù)的監(jiān)控，和所有閥門的控制。但是，機組喘振原因

6、復(fù)雜多變，喘振的現(xiàn)象也多種多樣。尤其是機組出現(xiàn)異常聲響，控制系統(tǒng)無法采集。所以在機組現(xiàn)場留有經(jīng)驗豐富的人員進(jìn)行觀察監(jiān)視是必要的。一旦機組在測試過程中出現(xiàn)異常，現(xiàn)場人員立即通知控制室，停止測試?？梢酝ㄟ^分析此時的機組狀態(tài)確定是否是喘振現(xiàn)象，如果是那么可作為一次測試的結(jié)果。 3.喘振測試 所有準(zhǔn)備工作都已經(jīng)做好，現(xiàn)在可以放心地做測試了。首先要選擇一個機組運行的工況，以變轉(zhuǎn)速壓縮機為例。先選擇機組正常運行的低轉(zhuǎn)速工況。比方機組正常運行的轉(zhuǎn)速是60009000r/min，那么選擇6500r/min開始第一個喘振點的測試。慢關(guān)防喘振回流閥，觀察機組參數(shù)變化。在正常的平安區(qū)間進(jìn)行關(guān)回流閥操作，會觀察到壓縮

7、機入口流量隨之減少，出口壓力相應(yīng)上升。繼續(xù)關(guān)回流閥，直到出口壓力不再升高，這時機組已經(jīng)到達(dá)效率最高點，再繼續(xù)關(guān)回流閥將臨界喘振。出口壓力會降低，并周期性的振蕩。鄰近喘振時，出口壓力開始有規(guī)律地波動。此時可以判斷出壓縮機在此工作位置發(fā)生喘振，從而確定該工況點的喘振點。 3.1平安節(jié)能 壓縮機的實測喘振線與原始喘振線的比照。看出實測喘振線在預(yù)期喘振線的右側(cè)。從而提高了壓縮機的平安性能，消除了壓縮機在喘振區(qū)運行的潛在危險。那么給出了某型壓縮機實際喘振線在預(yù)期喘振線的左側(cè)，在更新后的防喘振控制系統(tǒng)，壓縮機的防喘振閥可以在很多工況下輕易的全關(guān)防喘振閥，可以在更加寬廣的工作范圍內(nèi)運行。從而提高了機組的調(diào)節(jié)范圍，更為重要的是減少了能源的浪費，節(jié)約了能源。 3.2自動控制，解耦控制 傳統(tǒng)的過程控制是利用過程控制變量PID和轉(zhuǎn)速設(shè)定值進(jìn)行串級控制，這種做法有兩點缺乏。 如果因工藝要求負(fù)荷大幅降低，那么轉(zhuǎn)速會迅速減小，轉(zhuǎn)速的降低極易引起控制點移向喘振線，從而導(dǎo)致喘振。 防喘振控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制器之間存在耦合現(xiàn)象。解耦控制那么可以通過其獨有的控制算法，很好地解決此問題。 4.結(jié)語 通過理論防喘振和實測壓縮機振線，給出了此類壓縮機實測結(jié)果。得出了實測壓縮機喘振既能保證機組的平安，又有利于機組的節(jié)能。從而解決了由于離心壓縮機預(yù)期喘振線與實際有差異造成機組喘振