離心式壓縮機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

PPT補充介紹第三張PPT沈鼓空壓機：DH90-6型空氣透平壓縮機系單進氣、雙軸、齒輪式、四級等溫壓縮機。設計壓力0.52MPA，流量75500。低速軸轉(zhuǎn)速7142轉(zhuǎn)/分,高速軸9090轉(zhuǎn)/分，由一臺電壓10000伏,功率7400KW的同步電動機拖動,為空分提供原料氣源。杭氧氧氣透平壓縮機：3TYS89+2TYS60型氧氣透平壓縮機系雙缸，10級，水平剖分型式。設計壓力2.9MPA,流量16000，配置了一臺功率3400kw的異步感應電動機。2TYS100+2TYS76型氧氣透平壓縮機系雙缸，8級，設計壓力2.9MPA,流量23500。瑞士蘇爾壽空壓機系單進氣、齒輪式、等溫壓縮，設計壓力0.52MPa，流量120000；為空分提供原料氣源。美國英格索蘭壓縮機：2CLL35M×3N2型氮氣透平壓縮機系單進氣，三軸離心式壓縮機，設計壓力2.3MPA,流量5042，在生產(chǎn)上主要向煉鋼壓送氮氣。第四張PPT瑞士MAN-turbo公司（蘇爾壽）是世界上著名的壓縮機制造商，德國ATLASCOPCO公司、美國COOPER公司相對于前一家公司要遜色一些，但他們均具有設計、制造此類空壓機的實力。從技術上看，各制造商均有自己的特點，德國ATLASCOPCO公司、美國COOPER公司兩家均采用齒輪式多軸三段壓縮，而瑞士MAN-Turbo公司則采用單軸四級壓縮。第五張PPT目前，國內(nèi)大型空壓機（15000以上）基本上采用進口，主要原因：1、

沈鼓配15000空分的齒輪式壓縮機在各個用戶現(xiàn)場由于振動在而引起事故，并且至今仍未有大的改進，杭氧的齒輪式壓縮機最大只能配到18000空分，業(yè)績較?。?、

國內(nèi)壓縮機等汽效率較低，等汽效率約為66～70%，而國外壓縮機效率為78～81%，能耗相差較大；3、

可靠性方面，進口設備要遠優(yōu)于國產(chǎn)。第八張PPT現(xiàn)有建模方法存在的不足（1）模型中許多參數(shù)無法直接測量或不便于測量，給建模增加了難度;（2）壓縮機的壓力升是描述壓縮機特性的關鍵參數(shù)，但是只能依靠三次曲線來模擬，降低了模型的精度;（3）沒有將轉(zhuǎn)速作為狀態(tài)變量，降低了模型的普適性。需要解決的問題：（1）模型的準確性，由于氣體在離心壓縮機內(nèi)的運動是一個十分復雜的過程，涉及到氣體的三元流動和能量轉(zhuǎn)換，其過程是氣體壓縮、嫡增、升溫升壓的過程，如果完全按照機理建模，則建立的模型太過復雜，必定會降低模型的實用性，因此人們往往將氣體在離心壓縮機內(nèi)的運動簡化為氣體的一元流動并將其視為等溫、嫡不變過程，這樣就不可避免的降低了模型的精度。此外，由于離心壓縮機本身的非線性、大滯后等特點，目前仍缺少成熟的、通用性強、準確的動態(tài)模型，如目前廣泛使用的Greitzer模型是以霍姆赫茲共振器為原型構(gòu)建的，模型構(gòu)建過程中做出了許多簡化、假設，不可避免地降低了模型的精度。另外，在建模過程中應該考慮溫度變化的影響。（2）建模的復雜性，現(xiàn)有的建模方法中，模型參數(shù)中有很多是無法直接測量或無法測量的，只能依靠實驗獲得或通過理論估算，增加了建模的復雜性。如何在保證模型精度的前提下，降低建模的復雜性是目前需要解決的問題。（3）模型的實時性，對于控制工程人員，模型主要用于設計控制器和實現(xiàn)高級控制算法，這就對模型的實時性提出了嚴格的要求。但目前的許多模型都無法滿足實時性的要求，如何在保證模型精度的前提下，提高模型的實時性，目前的研究還不完善。（4）模型的普適性，目前的許多建模方法在某一型號或某一類的壓縮機上能夠取得較好的效果，但是在其它型號或其它類的壓縮機上卻無法得到令人滿意的效果。研究具有普遍適用的模型和普遍適用的建模方法是進一步研究需要考慮的問題。第九張PPT如圖1是Gravdahl等基于Greitzer模型提出的主動防喘振控制系統(tǒng)，使用驅(qū)動器作為執(zhí)行器，通過流量反饋控制驅(qū)動器的轉(zhuǎn)速來達到防喘振的目的。主動控制雖然能夠?qū)㈦x心壓縮機的工作范圍擴展到喘振線上，甚至喘振線左側(cè)，但是它并不能提高離心壓縮機的運行效率，其只是把應有的能量損失轉(zhuǎn)移到了執(zhí)行器上，如常用的緊藕合閥、入口注氣、移動壁等。而且，主動控制方法目前尚處于理論完善階段，其實際應用還需要解決以下幾個問題：（1）執(zhí)行器的安裝，由于主動控制需要通過反饋來干擾喘振初期的微小氣流擾動，從而阻止喘振的形成，因此其執(zhí)行器形式都比較特殊，如入口注氣閥、緊藕合閥等，這類執(zhí)行器不但難于安裝，而且成本過高;（2）喘振檢測技術不完善，主動控制的基本思想是檢測喘振形成初期的微小氣流擾動，從而發(fā)出控制動作來抑制氣流擾動，但是目前尚無精確的喘振檢測方法，目前較常用的方法是根據(jù)霍姆赫茲頻率的變化來預測喘振，但是這一方法的精確性還有待進一步提高；（3）控制算法復雜，主動控制的算法復雜且對模型依賴程度大，若模型不準確或有干擾的時候，無法獲得較好的控制效果。第11張PPT由于轉(zhuǎn)子、軸承、元件、聯(lián)軸節(jié)、密封和基礎等部分的結(jié)構(gòu)及加工和安裝方面的缺陷，使機器在運行時引起振動，過大的振動又往往是機器損壞的主要原因，所以對旋轉(zhuǎn)機械的振動測量、監(jiān)視和分析是非常重要的。又由于振動這個參數(shù)比起其它狀態(tài)參數(shù)，例如潤滑油或內(nèi)部流體的溫度、壓力、流量以及電機的電流等能更直接地、快速準確地反映機組運行狀態(tài)，即正常狀態(tài)還是異常狀態(tài)，所以振動一般用來作為對機組狀態(tài)進行診斷的主要依據(jù)。70年代末80年代初，旋轉(zhuǎn)機械的狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷系統(tǒng)在許多發(fā)達國家開始研制，并把實驗室的研究成果推向工業(yè)部門應用。例如，日本三菱公司的“旋轉(zhuǎn)機械健康管理系統(tǒng)”，美國西屋公司的“可移動診斷中心”，美國中心發(fā)電部的“透平監(jiān)測設備”和“試驗設備監(jiān)測”等。近幾年來，隨著診斷理論和方法的深入研究，計算機軟件的大量開發(fā)，旋轉(zhuǎn)機械的保護與診斷系統(tǒng)的功能更加完善，由在線監(jiān)視機組工況離線分析診斷機組狀態(tài)發(fā)展為在線監(jiān)視與診斷機組狀態(tài)。計算機應用軟件系統(tǒng)趨向智能化，使機組的監(jiān)視與診斷專家系統(tǒng)更能按照人們的意愿實現(xiàn)對機組進行健康管理。為了更準確地實現(xiàn)離心壓縮機振動故障診斷，需要加強以下幾個問題的研究：（1）檢測信號降噪。離心壓縮機是高轉(zhuǎn)速設備，檢測其振動信號時會有很大的背景噪聲，嚴重影響檢測信號的準確性，從而影響到故障特征的提取，嚴重時有用信號完全淹沒在背景噪聲中而無法區(qū)分。對檢測信號進行降噪預處理是準確提取故障特征的前提條件。（2）故障特征的提取。振動故障診斷中，故障特征向量必須能夠及時、準確地反映故障狀態(tài)并且容易提取，提取什么變量作為特征向量以及如何提取故障特征向量是振動故障診斷中的關鍵問題。（3）故障辨識網(wǎng)絡建立。故障辨識網(wǎng)絡必須能夠根據(jù)特征向量及時、準確地診斷出故障形式，辨識網(wǎng)絡形式的選擇、學習律的確定對辨識結(jié)果的準確性有著很大的影響。總結(jié)隨著氣動力學全三元流動理論的發(fā)展，透平式壓縮機的氣動設計方法、計算分析軟件日漸成熟并推廣應用，透平式壓縮機理論得到了深入的研究，使當今的透平式壓縮機更具有先進的熱力和氣動性能；轉(zhuǎn)子動力學的進步提高了壓縮機的可靠性，機械制造業(yè)的現(xiàn)代化，保證了壓縮機的先進設計性能和可靠性；軸端密封技術的不斷進步，如干氣密