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离心式压缩机防喘振控制介绍主要内容：一、压缩机工作原理二、喘振的概念、原因、危害三、防喘振自控系统的几种实现方法四、防喘振控制系统的功能五、现场检修参与防喘振的仪表注意事项一、工作原理离心压缩机是透平压缩机的一种。他的工作原理与输送液体的离心泵相似。在压缩机主轴上装有若干个具有叶片的轮子，称为叶轮，当主动机带动主轴转动是，留在叶轮流道中的气体受叶片作用，随叶片一起旋转，在离心力的作用下气体被甩到叶轮外的扩压器中，因此在叶轮中形成了稀薄的地带，入口气体从而进入叶轮填补这一地带，由于叶轮不断旋转气体就不断进入叶轮，这就保持了压缩机气体的连续流动。气体在离心力的作用下除增加压力外，还以很大的速度离开叶轮，这实际上就是把叶轮的旋转机械能传递给气体转化为气体的压力能、速度能和一小部分的能量损失。二、喘振2.1喘振的概念喘振是离心式压缩机本身固有的特性，而造成喘振的唯一直接原因是进气量减少到压缩机的最小允许值。喘振发生的过程：当进气气量小到一定成度时，就会出现旋转脱离，这时如果气体流量进一步减小，在叶轮背面形成很大的涡流区，气流分离层扩及整个通道，以致充满整个叶道而把通道堵塞，气流不能顺利的通过叶道，这时流动严重恶化，使压缩机的出口压力突然大大下降，这时管网压力并没有马上降低，于是管网中的气体压力就反大于压缩机出口处的压力，因而管网中的气体就倒流回压缩机，一直到管网中的压力下降至低于压缩机出口压力为止，这时倒流结束，压缩机又开始向管网供气，经过压缩机的流量又增大，，压缩机又恢复正常工作，但当管网中的压力也恢复到正常的压力时，压缩机的流量又减小，系统中的气体又产生倒流，如此周而复始，就在整个系统产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为：喘振。喘振现象不但和压缩机中严重的旋转脱离有关，还和管网系统密切有关。管网容量越大，则喘振振幅越大，频率越低；管网容量小，则振幅小，频率高，一般为0.5~20Hz。2.2喘振的现象和判断机组喘振是，压缩机和其后的管道系统之间产生一种低频高振幅的压力脉动，整个机组发生强烈的振动，发出严重的噪音，调节系统也发生大幅度的波动，一般根据下列方法判断是否进入喘振工况。2.2.1听测压缩机出气管道气流的噪音。离心式压缩机在稳定运转时，其噪音较低且是连续性的，而接近喘振时由于整个系统产生气流周期性的振荡，因而在出气管道中，气流产生的的噪音也时高时低，产生周期性的变化，噪音立即大大加剧，甚至出现爆音，当然有时喘振轻或其他噪音大，这种喘振噪音也可能听不到。2.2.2观测压缩机出口压力和入口（出口）流量的变化。离心式压缩机在稳定运行时，其出口压力和进口（出口）流量变化是不大的，有规律的，当接近或进入喘振工况时，二者变化都很大，发生周期性大幅度的脉动。2.2.3观测机体和轴承的振动情况。当接近或进入喘振工况时，机体和轴承都发生强烈的振动，其振幅要比正常运行时大的多。3、喘振的危害。喘振是离心式压缩机的一种不稳定运转状态，发生喘振时，表现为整个机组管网系统的气流周期性振荡，不但会使压缩机的性能显著恶化，气流参数（压力、流量）产生大幅度脉动，大大加剧了整个机组的振动；喘振使压缩机的转子及定子元件经受交变的动应力，级间应力失调一起强烈振动，使密封和轴承损坏，甚至发生转子与定子元件相碰，压送的气体外泄，引起爆炸等恶性事故，因此，在操作中一定要避免在低于喘振流量下运转4、喘振的基本原因实际运行中引起喘振的原因很多，但基本原因不外于以下2种：4.1压缩机实际运行流量小于喘振流量。造成这种原因的因素很多，如：生产减量很多，吸入气源不足，入口过滤器堵塞，管道阻力大，叶轮通道或气流通道堵塞。4.2压缩机出口压力小于管网压力。造成这种原因的因素很多：如：管网阻力增大，进气压力过低，进气温度或气体分子量变化太大，压缩机转速变化等，压缩机出口压力小于管网压力，就会导致压缩机运行工作点，向小流量区移动，从而进入喘振区，这与前面提到的造成喘振的唯一直接原因是进气量减少到压缩机的最小允许值并不矛盾。5、喘振曲线与防喘振曲线由于对于每一转速，压缩机都对应有一喘振流量，小于喘振流量压缩机即发生喘振，我们将个转速下所有的喘振点连接起来，即可得到一条曲线，这条曲线叫喘振曲线。防喘振位于喘振线的右边5%~10%，在某一转速下，压缩机的实际流量与该转速下的喘振流量之比叫做防喘振裕度，裕度太大，则功率消耗增加，经济性差，太小时则离喘振线太近，安全性差，一般防喘振裕度控制在110%~125%之间。下图是离心压缩机性能曲线与防喘振控制原理图6、防喘振控制目标压缩机防喘振控制系统的基本目的是：防止喘振损伤压缩机，减少干扰引起的能量损失，提高系统生产率。保持工艺设定的受限变量在安全或可接受的范围内。为达到上述目的，防喘振控制系统控制循环阀或放空阀的开关位置，以维持体积流量高于最小安全流量值。三、防喘振自控系统的可行性分析为使压缩机安全有效和经济运行，在低负荷下操作时，其气量应始终保持在喘振区右边并留有一定的安全裕量，一般控制线位于超过喘振极限流量的5％—10％之处。只要保证压缩机吸人流量大于临界吸入量Qp，系统就会工作在稳定区，不会发生喘振。即在生产降负荷时，须将部分出口气体，经出口旁路阀返回到入口或将部分出口气放空，保证系统工作在稳定区。四、防喘振自控系统的几种实现方法目前常采用两类防喘振方法，即固定极限流量（或称最小流量）法与可变极限流量法1．固定极限流量法固定极限流量的防喘振控制系统，就是使压缩机的流量始终保持大于某一定值流量，如图1中的Qp，从而避免进入喘振区运行。此法优点是控制系统简单，使用仪表较少。缺点是当压缩机转速降低，处在低负荷运行时，防喘振控制系统投用过早，回流量较大，能耗较大。固定极限流量防喘振调节系统的结构比较简单，实施比较简单，尤其对与经常处于高负荷状态运行的机组来说，这种调节方式是适用的。但是在机组负荷变化比较大的情况，从节能的角度来看，当机组在低转速下运行时，往往有很大一部分气体被回流和放空，一部分能量得不到利用而造成浪费，这种情况下，该调节方式不太适用，下图是固定极限流量防喘振调节原理图。FY是开方器，压缩机入口流量Q入经孔板FE，差压变送器FT及开方器FY后，输出一个与入口流量成一定比例的信号作为调节器FC的输入信号，FC的给定值为Q’MAX.。正常操作时，Q入大于Q’MAX，调节器存在正偏差，使FCV关闭，当压缩机负荷降低而使Q入小于Q’MAX时，调节阀打开，使部分气体回流或放空，以维持打气量等于Q’MAX。这样就保证了压缩机不会在低于极限流量下运行，也就防止了喘振的发生。2．可变极限流量法若机组的负荷变化较大，有可能通过调速来改变的场合，一般采用可变极限流量防喘振调节。因为不同转速工况下，极限喘振流量是一个变数，它随转速的下降而变小，所以最合理的防喘振控制方法，应是留有适当的安全裕量，使防喘振调节器沿着喘振极限流量曲线右侧的一条安全控制线工作，这便是可变极限流量法。这样以来在任何转速下都会有一个不同的流量来控制压缩机，也就克服了固定极限流量防喘振调节的缺点。从上图中我们可以看出离心压缩机的喘振极限可以近似认为时一条抛物线其方程为:Q=a(P出/P入）±b防喘振控制系统的组成元件包括变送器、设定器、运算器、调节器和调节阀等，变送器感受压力、流量等参数的大小及变化，经过运算，把方程两边的计算结果输入调节器进行比较，最后调节阀动作以达到防喘振的目的。五、防喘振的表现和引起喘振的具体原因5.1离心式压缩机发生喘振时，典型现象有：1）压缩机制出口压力最初先升高，继而急剧下降，并呈周期性大幅波动；2）压缩机的流量急剧下降，并大幅波动，严重时甚至出现空气倒灌至吸气管道；3）拖动压缩机的电机的电流和功率表指示出现不稳定，大幅波动；4）机器产生强烈的振动，同时发出异常的气流噪声。机理性研究结果表明，喘振产生的内部原因与叶道内气体的脱离密切相关。5.2在压缩机的实际运行中，以下因素都会导致喘振发生：1、空分系统的切换故障。进主换热器或分子筛吸附器的阀门不能及时打开，造成空压机排出压力超高，导致管网性能曲线急剧变陡，压缩机与管网联合工作点迅速移动，进入喘振区导致喘振；2、压缩机流道堵塞。由于冷却器泄露或尘埃结垢，使得流道粗糙，并且局部截面变小；3、压缩机进气阻力大，例如过滤器堵塞或叶轮进口堵塞4、蒸汽、电网质量不好，蒸汽温度低，压力低，电网周波下降或电压过低，使汽轮机、电机失速，造成压缩机流量降至喘振区；5、压缩机启动操作升压过程中，升压速度快，进口导叶开度小；,6、电磁阀故障或连锁停机时放空阀或防喘振阀没有及时打开。为了防止喘振发生，离心式压缩机都设有防喘振的自动放散阀，一旦出口压力过高，压缩机接近喘振区或发生喘振时，该阀应自动打开。如没有打开，应及时手动打开。要经常检查和保养自动放空阀，使之灵活好使。六.防喘振控制系统的功能1．手动超弛工能当工作点在防喘振线左侧，关阀失效，只能开阀。2．PID控制运算，具有抗积分饱和功能和量程超线限制，以保证系统动作的灵敏性。3．防喘振的快开慢关功能：因为压缩机发生喘振时，防喘振控制器立即将防喘振阀迅速打开，而防喘振阀一打开，入口流量低的信号就解除，防喘振阀就会立即关闭。而喘振是由装置造成的，由于装置容量比较大，不可能立即泄压，因此防喘振阀关闭后，压缩机将再次发生喘振，“快开慢关”就是防止反复喘振的发生。4．喘振控制器有手动、自动2种方式。在手动方式下，可以任意调节防喘振阀开度而不关自动部分的输出情况。防喘振控制器的输出会跟踪手动设定值。自动方式下，防喘振控制器的输出于自动部分和手动部分的高选生成。手动部分的输出只能比自动部分开的更大而不能关小七、现场检修参与防喘振的仪表注意事项所有参与防喘振控制的一般检修前一定要办理联锁解除票。6.1流量变送器和压力变送器的检修，办理联锁解除票，DCS把显示只大仿真，模拟实际值，工艺人员在DCS上把防喘振阀打到强制手动，防范措施都到位后，进行现场把事情的检修。6.2参与防喘振的温度检修，一期空压机防喘振压缩机的出口温度都参与空压机的防喘振控制，二期空压机防喘振压缩机的进出口温度都参与空压机的防喘振控制，电阻断后，温度显示最大，使温度补偿的流量，显示很低，远低于压缩机的允许最小流量，造成防喘振阀打开，影响机组运行，现在把一期空压机参与防喘振控制的温度加限制，电阻断后，最大显示80度，保证补偿后的流量不下降太多。二期空压机参与防喘振控制的温度在温变处组态断线显示最小，避免对流量的影响。检修时注意，对使用温变的可以在DCS上把温度防真防喘振阀强制手动，使用848T进行测温的，DCS无法打仿真，只能在DCS打强制手动。6.3防喘振阀的检修。日常维护，1、加强对调节阀气路的检查，电磁阀、定位器、接线盒接头做好密封，防止雨水进入。2、调节阀尽量安装在振动小的地方，一起空压机因振动打，定位器多次损坏，振动太大，使用分体式定位器。3、检修调节阀时，需把防喘振阀从回路中切除，然后检修。谢谢大家！！