ITCC 在压缩机防喘振控制中的应用
袁利剑 李英俊 袁大辉 刘立岩 阎兆麟
(大庆石化公司化工一厂,大庆 163714)
摘 要 对美国伍德沃德公司生产的ITCC 防喘振控制系统进行分析,通过与传统的防喘振控制系统相比较指出其优势所在,并针对其在大庆石化公司的具体应用。较系统地介绍了其防喘振控制原理、控制模式、控制程序、喘振恢复程序以及喘振检测程序的方法,为工程技术人员学习、研究该系统提供借鉴经验。关键词 防喘振,防喘振控制程序,喘振恢复程序,喘振检测程序
中图分类号 TP 27 文献标识码 A 文章编号 1000-6613(2003)10-1053-04
大庆乙烯480kt/a 改扩建工程新区压缩机机组
控制采用美国WOODWARD 公司生产的透平-压缩机综合控制系统(ITCC )。此系统以多年控制复杂透平系统的经验为基础,即透平控制的主要任务是保证压缩机的安稳运行,在附属设备甚至控制系统硬件发生故障时,压缩机也可以得到有效的保护。此外控制系统的所有设备都有相匹配的动态参数,使整个系统的运行达到最优。与传统的防喘振控制(最小回流量控制、开环控制)相比,它能满足工厂节能的需求和保持工艺过程的平稳,避免传统的防喘振控制在正常控制时因回流量过大带来的巨大能耗和在喘振发生时引发的工艺过程的剧烈波动,具有较好的经济优势和技术优势。
1 ITCC 防喘振控制优势
111 传统的防喘振控制
传统的压缩机控制系统由图1所示的3个基本
部分构成。该图一方面表示了这3个基本部分各自不同的功能;另一方面也表示了这3个方面是各自不同的硬件,除了由于PIC 需通过控制透平转数来调节压缩机流量而与SIC 之间进行通讯外,这3个独立的硬件之间没有任何相互协调。
图1 构成压缩机控制系统的基本部分
在通常的运行中,压缩机运行点沿着等压线缓慢移动,当运行点达到喘振控制线的位置时,防喘控制器开始打开回流阀。当运行点移动得比较快时,由于整个控制回路的动态响应滞后问题,很可能在回流阀达到足够大开度来阻止运行点左移前,运行点已经移过喘振控制线。因此,喘振控制算法中在喘振控制线和实际的喘振线之间加了第二条控制线,当压缩机运行点到达该控制线时通过对回流阀的开阀信号加一个阶跃变化来实现开环控制。该控制预防喘振并将运行点向右拉回喘振控制线内。当回流阀开启时,最初的回流流量由工艺过程的流量来产生,这将造成压缩机出口压力的降低,PIC 的反应将是提高透平的转数来增加压缩机的流量并补偿回流流量。最终PIC 将完全补偿回流流量,但是在回流开始时特别是开环开阀过程开始时,工艺过程流量显著降低,该扰动将极大的影响工艺过程的平稳,造成较大的经济损失。
在应用喘振控制线以前,传统的防喘振控制曾用最小回流量作为控制线。最小回流量线位于喘振控制线的右侧,当运行点碰到这条线时,回流阀开启。这种方法的缺点是在正常运行的工况下仍存在大量的回流流量,这将造成能源的严重浪费。112 ITCC 在防喘振控制中的优势
图2为压缩机的ITCC 控制系统的构成图。该系统将3种基本的控制模式综合为1个数字控制器。这种结合不只是硬件的结合,更有三者之间的协调和联系,以提供在不影响工艺过程的前提下最佳的防喘振控制方案,具有极大的经济和技术优势。
(1)ITCC 是按贴近实际防喘振控制线实行防
收稿日期 2003-02-17;修改稿日期 2003-07-22。
第一作者简介 袁利剑(1973—
),男,助理工程师。电话0459—6763946。
?
3501? 2003年第22卷第10期 化 工 进 展
CHEMICAL INDUSTR Y AND EN GIN EERIN G PRO GRESS
图2 构成压缩机ITCC 控制系统的基本部分
喘振控制,从而把不需要回流就可以安全运行的回流量节省下来,避免了浪费。
(2)ITCC 数字控制器中采用了高性能的微处理器和先进的控制技术,其运算能力允许ITCC 在防喘振控制中采用独特的控制算法。此外,控制器将转速控制、过程控制和防喘振保护结合起来,在增强这些控制器之间正的相互影响的同时,消除它们之间负的相互影响。
(3)节省能源,最大程度提高机组效率。
(4)能方便地实现与DCS 和其他控制设备的
通讯。
2 I T CC 防喘振控制原理
ITCC 通过控制回流阀的开度来使工艺过程保
持稳定,从而达到下列要求:
(1)防止压缩机在喘振条件下工作,进而避免喘振对压缩机的破坏;
(2)减少过程干扰,使其尽可能忽略;
(3)充分利用控制参数,提高压缩机和相关设备的效率;
(4)支持压缩机防喘振控制,过程控制,透平控制理论。
图3是WOODWARD 公司使用的压缩机状态图。它由传统的流量-压差或流量-压力比特性曲线转换得来,描述了多变压头H p ,实际体积流量
Q 和压缩机转数之间的关系。防喘振控制器根据
压缩机状态图上的喘振线的信息进行编程,再乘以一个安全系数从而得到喘振控制线,如图3所示。另外,防喘振控制器通过公式O p =Q 2l /H p =(831413a 2/M w ×Z 1T 1Δp 0/p 1)/{831413Z av T 1
×[(R f c -1)/f ]}。式中P 1、T 1、Z 1分别为进气
绝对压力、绝对温度和可压因子、
Δp 0为流量计测量孔板前后压差、M w
为气体相对分子质量、a 为
流量计计算系数、Z av 为压缩过程平均可压因子、
m 为多变指数,其中f =(m -1)/m 计算出压缩机当前的工作点O p ,并将其与喘振控制线上的工作点进行比较得到控制输出值W S -PV ,即:
W S -PV =[(Q/H )2
op ]/[(Q/H )2SCL ]×
100%,若W S -PV =100,表明压缩机工作在喘振控制线
上;若(W S -PV )>100,表明压缩机工作在安全范围内,回流阀关闭;若(W S -PV )<100,表明压缩机工作在危险区域,防喘振控制器将打开回流阀。同时,这个调节比例也表明压缩机工作点偏离喘振控制线有多远,例如,180表示压缩机工作点偏离喘振控制线80%。
图3 压缩机状态图
3 I T CC 的防喘振控制
ITCC 采用3种不同的控制回路以适应回流回
路响应时间变化和特性曲线中工作点移动速率变化。此外,还有一个喘振检测回路。图4所示为按照优先权所列的4个控制器。
3个防喘振控制回路是:闭环喘振控制线(S CL )控制、闭环速率控制、开环阶跃控制。
喘振控制线控制和速率控制是最初的两条防喘振控制线,在许多情况下可防止喘振发生。开环阶跃控制仅用于紧急情况,在大多数运行情况下,开环阶跃控制仅用于为避免过程波动而采取的极端运行工况。图4所示的4个控制器是相互独立的,通过低选信号分别与回流阀相连,其中的任何一个都可以控制回流阀的动作,且当工况发生变化时,这些控制器可以相互切换。311 ITCC 的防喘振控制31111 喘振控制线(SCL )PID 控制
这是最主要的防喘振控制程序,PID 与W S -
?
4501? 化 工 进 展 2003年第22卷
图4 喘振预防和喘振监测控制
PV相比较来确定回流阀的正确位置。如果W S-PV大于或等于100,PID输出为0,回流阀全关;当W S-PV小于100,PID输出100%,回流阀则全开。
当运行点到达喘振控制线时,SCL控制调整回流阀且发出2个解耦信号。一个信号至过程控制(PIC),停止其与SCL控制的干涉;
一个信号至汽轮机控制(SIC),瞬间增加汽轮机的转速。双解耦信号不仅停止来自过程控制的干涉,而且瞬间增加汽轮机的转速,有助于防喘振。与一般的防喘控制系统不同,在ITCC的防喘控制系统中,解耦信号直接与汽轮机转速(SIC)相连,避免了通常存在于PIC和SIC之间的时间延迟。如果压缩机有两段或三段且每一段有一个回流回路,当控制器开始调节其中的一个回流阀时,流量的改变将影响相邻的各段。ITCC对相邻各段进行解耦,防止当其中一段打开回流阀时,引起其他各段的喘振。
31112 速率调节器PID控制
若压缩机流量下降得太快,防喘振PID控制就可能无法快速响应以阻止喘振的发生。这个程序将在压缩机工作点到达喘振控制线前打开回流阀,这个预动作程序帮助防止压缩机喘振。速率调节器PID的设定点最大的安全比率就是逼近喘振控制线。若工作点远离喘振控制线,则输出高比率;随着工作点向喘振控制线靠近,输出比率就减小。速率控制限制运行点在特性曲线图上移动的最大速率。此外,当运行点接近喘振控制线时,ITCC特有的连续速率控制可减慢运行点的移动。当运行点到达喘振控制线时,ITCC特有的控制将减慢运行点的移动速率,实际上,运行点移动速率为零。喘振控制线控制可无超调地取代速率控制,在大多数工况下,无需启动开环控制。
31113 开环阶跃控制
在极端工况下,防喘振PID控制和速率调节器PID控制不能完全避免工作点的超调从而使其越过喘振控制线。开环程序控制的开环动作可以协助这两种控制器防止喘振的发生。在正常工况下,回流阀由喘振控制线控制器和速率控制器控制,当检测系统检测到喘振确以发生时,开环程序控制立即将回流阀“预填充”到一个高阀位,迅速增加入口压力,经过时间延迟后将阀关闭到理想状态。ITCC开环程序控制中增加了“预填充”功能,使所有回流回路的管线及其他容器空间得以补偿回路的时间响应,避免控制滞后。如图5所示。
图5 开环阶跃控制的响应曲线
31114 BOOST程序控制
喘振控制建立一个偏离喘振线3%～5%的设定点,由这些设定点组成BOOST控制线。这个程序每一个回路周期均检测压缩机的工作点,若工作点高于BOOST设定点,则BOOST程序输出回零, PID程序就会控制回流阀。若压缩机工作点在BOOST设定点以下,则BOOST程序将打开回流阀到高于当前位置的一个预定点上,直到工作点高于BOOST设定点时为止。正常情况下,此程序设计成闭环控制的安全网,BOOST动作只是暂时的,当达到稳态时,又将归零。
31115 喘振恢复程序
防喘振控制不能一直阻止喘振的发生,当过程条件发生变化,喘振可能发生。这时,喘振恢复程序就会控制回流阀。
该程序编制了高于当前阀位的预定阀位,并设定了喘振最小位置即SMP值。当检测到喘振发生,
?
5
5
1
?
第10期 袁利剑等:ITCC在压缩机防喘振控制中的应用
该程序将记录压缩机喘振时的阀位,并在此阀位上增加SAM 值。在SMP 复位前,回流阀不允许关至小于SMP 确定的位置。SMP 功能允许操作人员监视工作点,与实际的喘振控制线相比较,从而确定合适的阀位。
例如:回流阀开度为25%,喘振被检测到,SMP 功能不允许回流阀开度小于30%(若SMP 值设定为5%)。312 防喘振控制模式
ITCC 有3种防喘振控制的模式(1)自动控制 防喘振控制器确定回流阀的动作,检测压缩机工作参数和压缩机状态图,然后确定回流阀的位置。当调节为自动时,手动模式会跟踪输出。
(2)手动带自动控制 操作人员可人为地打开回流阀,但是这个回流阀只能在执行自动时才会关闭。这种控制也监视压缩机的工作参数和压缩机状态图。若控制确定手动控制参数将引起压缩机喘振,自动控制将取代手动控制,并加开回流阀。
(3)手动控制 操作人员手动控制回流阀,自动控制方式将被屏避,无论工作点在压缩机状态图的什么位置,自动方式均不能操作回流阀。313 喘振检测程序
ITCC 喘振检测控制通过检测转速的微分、压
力的微分、流量的微分、温度的微分、绝对流量来检测喘振。
检测参数变化率(微分)是预防喘振和防止第二次喘振的最快捷的方法。在这些控制模式中,ITCC 采用短的扫描时间和短的循环周期,保证控制系统的快速反应。此外,其特有的噪声衰减方式能够实现精确的微分控制。
当喘振检测程序检测到喘振时,触发以下动作:(1)循环阀打开到喘振恢复位置;
(2)喘振计数器开始记录喘振的次数;(3)发出喘振报警;
(4)喘振最小位置(SMP )动作。
4 结 语
伍德沃德公司利用其特有的滤波技术实现了精确的微分控制,从而使喘振监测的可靠性显著提高。ITCC 成熟的数字化控制技术和独特的防喘振控制将SIC 、PIC 、U IC 之间的相互影响因素考虑进去,使控制系统的性能更加优越,完全能够满足化工生产中对节约能源和保证工艺过程最小扰动的需求,同时可有效地防止喘振的发生。
参 考 文 献
1 周春辉.化工过程控制[M ].北京:化学工业出版社,1982
Utilization of ITCC in Compressor Anti -surge Control
Y uan L i Jian ,L i Yi ngj un ,
Y uan Dahui ,L i u L iyan ,
Y an Zhaoli n
(No 11Factory of DaQing Petrochemical Company ,Daqing 163714)
Abstract By analysing the anti -surge control system on ITCC ,the artical introduces the anti -surge control theory ,control mode ,control program and method of surge check program.
K eyw ords anti -sure man control ,automatic control anti -surge program ,surge resume program ,surge check program.
(编辑 奚志刚)
欢迎订阅、投稿、刊登广告
?
6501? 化 工 进 展 2003年第22卷
循环气压缩机防喘振控制 摘要： 本文系统介绍TRICON系统在循环气压缩机机组防喘振控制的应用及控制原理。重点介绍防喘振系统的功能模块的构建，同时简述机组运行故障时的检修方法与分析思路。 关键词定义： 喘振机理喘振线防喘振控制安全裕量盘旋设定点 1、前言： 大型离心式压缩机组由于其高效，经济，在现代企业中应用广泛，成为工艺连续运行的“心脏”。但是由于其造价相对于往复式压缩机而言要高很多，控制系统复杂，而且占用的空间大等缺点，对于工艺成熟的企业一般不设置备用机组。喘振是离心式压缩机固有的特性，每一台离心式压缩机都有它一定的喘振区，因此只能采取相应的防喘振调节方案以防止喘振的发生。本文以天利高新技术公司醇酮厂的循环气压缩机C41101（SVK1-H型）为例，详细介绍TRICON三重化控制系统如何构建机组防喘振系统，并简述防喘振仪表常见故障的处理方法。 2、离心式压缩机喘振机理： 离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线是指压缩机的出口压力与入口压力之比(或称压缩比)与进口体积流量之间的关系曲线P2/P1～Q的关系，其压缩比是指绝对压力之比，特性曲线如图所示： 图2.1 离心式压缩机喘振曲线 由图2.1可见,其特性曲线随着转速不同而上下移动，组成一组特性曲线，而且每一条特性曲线都有一个最高点。如果把各条曲线最高点联接起来得到一条表征喘振的极限曲线，如图中虚线。所以，图中还有阴影部分称为喘振(或飞动)区；在虚线的右侧为正常工作区。实线与虚线之间是临界区，压缩机可以运行，但太靠近喘振区，应尽量避免长期工作。
图2.2固定转速机下的特性曲线 图2.2是一条某一固定转速机下的特性曲线,喘振时工作点由A-B-C-D-A反复迅速的突变。 喘振是一种危险现象，发生喘振时，可发现在入口管线上的压力表指针大幅度摆动，流量指示仪表也发生大幅度的摆动.喘振现象会损坏压缩机的各部件，轴承和密封也将受到严重损害，严重时造成轴向窜动，甚至打碎叶轮，烧轴，使压缩机遭受破坏。 喘振是离心式压缩机固有的特性，每一台都有它一定的喘振区，因此只能采取相应的防喘振调节方案以防喘振的发生。 3、工艺流程简介： 醇酮装置是利用环己烷（C6H12）在铁系催化剂的催化作用下与贫氧空气（氧含量：10%）中的氧组分发生氧化反应，生成环己醇（分子式：C6H11OOH）、环己酮（分子式：C6H10O）、还己基过氧化物（可分解为环己醇、环己酮）,前两者合称醇酮。另外，由于反应温度、氧气含量的不同，会产生甲酸、二元酸等付产品。 循环气压缩机组是用于反应尾气的重复利用，与来自新鲜空气压缩机C41102的新鲜空气配制贫氧空气（氧含量：10%）。循环气机组部分的实时工艺流程如图3.1，流程说明如下： 4.5MPa中压蒸汽自管网来，经过减温减压后至4.1MPa，用于驱动汽轮机（杭汽大陆产：B0.3-4.1/1.1型）C41101/2，蒸汽凝结水直接排入地沟。汽轮机通过齿轮变速箱升速后驱动贫氧空气压缩机C41101/1，使之达到18831r/min。 经过醇酮反应器贫氧催化反应消耗掉贫氧空气中氧组分的尾气，通过洗涤工艺后主要成分为氮气（N2：95.52%），氧气(O2:3.44%)、微量CO、CO2、环己烷蒸汽等。经过贫氧空气压缩机入口气液分离器分离出凝结液体后进入压缩机升压，经出口气液分离后进入气气混合器R41103，与来自新鲜空气压缩机的新鲜空气混合调配成氧含量为不大于10%的贫氧空气，送往醇酮反应器进行贫氧催化反应。
预旋技术防喘振原理 旋转进口导流叶片和静叶片的防喘机理:通过旋转进口导流叶片,使其出气角改变,控制导流叶片出气角的大小和方向可以使流入第一级动叶的气流攻角处于正常位置,调节旋转前面级的静叶片出气角可以使这些静叶片后的动叶处于满意的工况下工作,因而可以避免喘振,并使压气机偏 离设计工况下仍能保持正常工作。 从速度三角形分析,用旋转静叶片防止喘振的方法,就是在非设计工况时改变压气机速度三 角形上的预旋(改变C1u)来改变冲角i,使气流速度W1的方向,保持在设计值附近,部分地消除喘振。在图2中给出了如果进口导流叶片不能转动,当工作轮转速不变,气流轴向速度C1a发生变化(即来流流量发生变化)时叶型上气流的冲角所发生的改变。从图中可以看出在流量大于或小于设计流量时,转子叶片的来流攻角将小于或等于0,此时叶片压、吸力面就会发生不同程度的分离, 严重时可能导致压气机喘振。 图3表示借助于适当的转动导流叶片安装角可以使气流流入工作轮叶片通道内的相对速度方向在流量变化时保持不变,这就保证了转子叶片在非设计工况下都可以工作在设计状态附近,从而消除了喘振[4]。 可调进口导流叶片和静叶叶片,作为多级轴流压气机的防喘措施之一,其优点突出,不仅达到防喘措施,而其非设计工况下效率高,同时还可以改善燃机的加速性,又适用于高增压比压气机,所以这种防喘调节机构广泛地应于80年代新发展的压气机设计中,同时在大型风机中也得到很好的应用,如陕西鼓风机厂在这种理论指导下已成功研制出全静叶可调的大型鼓风机。 鉴于该方法广泛的工程应用前景,国内外许多学者、专家都在这方面开展了大量的探索研究,并取得许多卓有成效的理论和试验成果。我国张健等[4]应用试验的方法,在设计转速下,通过试验调节一台三级轴流压气机各级组合,找到了压气机的一组最佳角度匹配。试验结果分析表明,静叶角度的改变对压气机性能有着极为明显的影响,采用最佳角度匹配,最高绝热效率提高了7.4个百分点,稳定工作裕度也有显著的增加。对于如何改善低速状态下的压气机性能,夏联等[5]进行了一台七级轴流高压压气机的静叶调节试验研究。试验结果分析表明:在低速状态下,通过静叶角度优化调节能有效地改善压气机性能,拓宽稳定工作范围;并且,压气机低速性能受静叶可调角度的配比影响很大。静叶角度调节技术与其他技术相结合,能更有效地改善压气机性能。楚武利等[6]通过试验研究了带导叶的单级轴流压气机在进口导叶无预旋、全叶高预旋2度和叶顶端部预旋2度时,压气机总性能、基元性能及失速边界的变化情况。对比分析了三种导叶在不同转速下的性能曲线,结果表明导叶预旋对压气机在非设计转速下有很好的扩稳效果;进一步研究发现:利用端弯技术可以推迟轴流压气机不稳定流动的发生,扩大压气机稳定工作范围。另外西北工业大学的范非达等也在这方面开展了大量工作并取得良好的效果[7～8]。 但这种防喘措施结构比较复杂,特别是对多级静叶调节实现起来更加困难。此外从气动方面来看,这种方法只能着重改善气流沿叶高某一半径上的流动情况,对整个叶片的三维流动不能很好的兼顾,例如照顾了平均半径就不能很好地照顾叶尖和叶根。
高炉轴流风机喘振分析及防喘振控制系统研究 张红庆 陕西维远科技有限公司 710054 摘要：本文介绍了轴流风机喘振现象的形成机理、不同气温条件下喘振曲线的动态补偿方法，分析了常见的传统防喘振控制工艺中存在的不足，以及先进防喘振控制技术应用于高炉轴流风机的优化控制策略。 关键词：轴流鼓风机；防喘振；优化控制 引言 目前静叶可调式轴流风机在钢铁企业400~2000m3的高炉上已普遍使用。在高炉风机的控制系统中，防喘振控制系统是最核心的控制环节，必须综合考虑高炉生产、机组安全、节能降耗等多方面需求，如果在控制工艺中采用常规的简单、粗放的设计方法，不仅能耗浪费严重，也是极大的安全隐患。本文介绍的高精度防喘振控制系统，不仅可以更有效地保证机组和安全和稳定，同时也可以充份发挥机组的最大性能范围，对高炉安全性和产量的提高起到显著的促进作用。 轴流风机喘振现象的本质 为了更好地理解和设计防喘振控制系统，有必要对轴流压缩机形成发生喘振现象的本质原因加以说明。 轴流风机转子的叶片呈多级排列，每一级叶片环绕转子形成一组叶栅。空气流经过多级叶栅逐级压缩传递，最终经末级叶栅到达出口。在一定的静叶角度下，气体的流量与风机出口的压力有关，压力越高，流量越低。喘振是指风机达到出口压力极高、流量极低极限后的工况突变。
气流冲角及叶片背面表层气流脱离失速现象 气流沿轴向进入叶栅时，气流方向与风机叶片之间的夹角称为气流冲角。随着压力的增高，入口流量愈小，气流冲角也就愈大。当气流冲角增大到一定程度时，沿叶片的非工作面将发生气流脱离现象。这种现象称为脱流或失速。失速是叶轮式轴流输送设备都会遇到的一种现象，失速又叫旋转脱流，即由于气体对叶片的冲角过大而使得气流的流线脱离叶片表面，结果叶片表面处的气流变为紊流，同时可导致叶片颤振。失速区沿叶栅旋转传递和不断扩展，就会引起压缩机的工况突变，即喘振。 气流冲角增大至一定程度后，沿叶片背面形成气流脱离现象示意图 当风机发生喘振时，整个风机的管网系统气流周期性振荡现象，这时，轴流风机虽然仍在旋转，但对气体所做的功却不能提高风机的流量和压力，而是基本上转化为空气热能。风机的气动参数（流量、压力）将作大幅度的纵向脉动，且发出低沉的异常声音和震动。在轴流风机发生喘振时，纵向推力来回振荡会导致
压缩机防喘振系统出现的问题及防范措施 离心式压缩机因其运行平稳、效率高、在正常运行条件下无脉动等特点，在企业中得到了广泛的应用。与往复压缩机相比，具有流量大、重量轻、运转率高、零部件薄弱、维修方便、风量控制范围广、压缩机排油量大等优点，对压力、流量、温度变化比较敏感。喘振是影响压缩机安全运行的重大隐患，持续的喘振会对压缩机造成内部损坏，造成严重的设备损坏。本文介绍了离心式压缩机防喘振措施及日常运行维护注意事项。 标签：压缩机;防喘振;问题;防范措施 当前，离心式压缩机被广泛地应用于化工、石油等行业内部，但它在流量、温度和气体压力的影响下很容易发生喘振现象。因此，接下来我们将具体分析离心式压缩机的喘振原因，并提出一些预防的策略，以保证压缩机机组的安全、稳定运行。 1 喘振现象的特征 （1）當机械零件、机身或轴承发生剧烈震动时，这表明压缩机具有更严重的喘振现象。（2）压缩机的流量和吐出压力周期性地变动，由于流量计和压力计的强振动而产生了喘振。（3）当人的耳朵能够听到周期性的空气的轰鸣时，这也是一种喘振现象。但是，人的耳朵，可能无法区分噪音多的环境和喘振现象。若有预测，可通过设备状态和操作参数的性能曲线检查喘振现象。 2 离心式压缩机喘振故障原因分析 （1）压缩机进气口温度变化。标准大气压-25℃中的压缩量，即离心压缩机的设计中的压缩量，由于过程气体的温度不受人的行为控制，所以经常变化。在定压下，当温度上升时，过程气体的密度就会下降，压缩机的实际压缩过程气体流量下降，压缩机的输出压不足，就会形成冲浪现象。实际上，夏季比起冬季，喘振发生的可能性更高。（2）压缩机扩散器的腐蚀。由于高速转弯因子的作用，过程气体会变得高速且高压。在静态扩散器中，由于在扩散器中特别设计的曲线腔壁，过程气体的流量减少，压力再次上升。在扩散器，压力通常增加1 / 3左右。当腐蚀和磨损严重时，扩散器内的特殊弯曲的腔壁容易形成滚动，降低吸气，降低空气压，降低压缩机的输出压力，容易产生冲击现象。（3）叶轮和扩压器间隙发生变化。离心压缩机非常严格，因此其间隙应保持合理的距离。如果叶轮和扩散器的间隙太小，处理气体的流量也会下降。此时，认真地磨练后端推力轴承的话，产生空气泄漏，空气流量下降。如上所述，如果叶轮和扩展器之间的间隙太大或太小，空气流变小，压缩机的输出压下降，就会造成冲击故障。（4）压缩机内叶轮磨损。为了增加工艺气体的速度和压力，需要通过曲线槽结构和高速旋转来实现压缩机高压。如果内螺旋桨的能力增加工艺气体的压力和速度，则内螺旋桨本身的曲线槽结构发生变化，从而导致内螺旋桨或过多的粘合剂的磨损。因此磨损性是压缩机的服务器破坏的原因。
1 概述 1.1压缩机喘振及其危害 压缩机运行中一个特殊现象就是喘振。防止喘振是压缩机运行中极其重要的问题。许多事实证明，压缩机大量事故都与喘振有关。喘振所以能造成极大的危害，是因为在喘振时气流产生强烈的往复脉冲，来回冲击压缩机转子及其他部件；气流强烈的无规律的震荡引起机组强烈振动，从而造成各种严重后果。喘振会造成转子大轴弯曲；密封损坏，造成严重的漏气，漏油；喘振的出现轻则使压缩机停机，中断生产过程造成经济损失，重则造成压缩机叶片损坏，造成人员伤害；喘振使轴向推力增大，烧坏止推轴瓦；破坏对中与安装质量，使振动加剧；强烈的振动可造成仪表失灵；严重持久的喘振可使转子与静止部分相撞，主轴和隔板断裂，甚至整个压缩机报废。 1.2喘振的工作原理及防治 压缩机在运行中，当管路系统阻力升高时，流量将随之减小，有可能降低到允许值以下。防喘振系统的任务就是在流量降到某一安全下限时，自动地将通大气的放空阀或回流到进口的旁通阀打开，增大经过空压机的流量，防止进入喘振区。取流量安全下限作为调节器的规定值。当流量测量值高于规定值时，放空阀全关：当测量值低于规定值时，调节器输出信号，将放空阀开启，使流量增加。压缩机工作效率高，在正常工况条件下运行平稳，压缩气流无脉动，对其所输送介质的压力、流量、温度变化的敏感性相对较大，容易发生喘振造成严重事故。所以应尽力防止压缩机进入喘振工况。喘振现象是完全可以得到有效控制的，如图（1）所示，根据离心压缩机在不同工况条件下的性能曲线，只要我们把压缩机的最小流量控制在工作区（控制线内），压缩机即可正常工作。喘振的标志是一最小流量点，低于这个流量即出现喘振。因此需要有一个防止压缩机发生喘振的控制系统，限制压缩机的流量不会降低到这种工况下的最低允许值。即不会使压缩机进入喘振工况区域内。
高炉轴流风机防喘振控制系统优化及实验 摘要：针对萍钢4#高炉鼓风机存在的问题，阐明了防喘振控制优化的方案，包括工况点沿防喘线精确控制，入口温度对喉部差压、出口压力的补偿，提出了控制优化的具体实施方法，优化达到了预期目标。 【关键词】轴流风机防喘振优化实施 一、前言 高炉鼓风机是高炉炼铁生产的关键动力设备，为确保鼓风机的安全稳定运行，在其控制系统中必须配备防喘振自动控制，并应兼顾高炉生产、机组安全、节能降耗等各方因素，高炉作为鼓风机供风的负载，炉内状况瞬息万变，鼓风阻力发生扰动，控制系统将使防喘振阀动作，就会在高炉意外崩料和风机喘振之间处于两难的境地，本文以萍乡钢铁公司4#高炉鼓风机的防喘振控制优化为例，阐述控制系统在防喘振调节过程中如何保证送风压力的稳定性，在安全运行前提下充分发挥风机能力，进而为高炉稳产、高产奠定基础。 二、存在的问题 萍乡钢铁公司4#高炉采用AV45-13全静叶可调式轴流风机，由于防喘振控制侧重于保护鼓风机，加之防喘振控制品质不高，2010年投产以来，防喘振控制系统运行状况不甚理想，主要表现在以下几方面： 1）防喘阀开度基本在10%左右，轴流风机经常处于放风状态，造成大量无谓能量损失，放风噪声污染严重。 2）防喘振的控制品质有待提高：一旦高炉路况不顺，鼓风阻力增大使风机工况点进入调节区时，通常是采用人工紧急干预打开防喘阀使工况点回到稳定工作区，保守的安全意识使工况点总是远离防喘振线。 3）不同入口温度对风机喘振性能有较大影响，采用固定的喘振性能曲线不能真实地反映风机喘振性能，一方面可能影响风机的安全、稳定运行，另一方面可能制约风机供风能力的充分发挥。 三、防喘振控制优化方案 1．防喘振控制优化的先决条件 为了实现防喘振控制的优化，必须借助于性能优良的PLC系统。PLC的高速运算性能可使用户程序的扫描周期在10毫秒级，为有效克服鼓风阻力瞬变扰动成为可能；PLC丰富的运算和编程功能可以实现各种先进控制算法，达到预期的控制效果；PLC的高可靠性，实现风机控制系统的安全运行进而确保风机的安全可靠运行。4#高炉鼓风机采用西门子S7-400H PLC，配备冗余414CPU可很好地实现各项控制任务。 为了实现防喘振控制的优化，必须借助于性能优良的防喘振阀。防喘振阀具有可靠的快开性能，当一旦压力过高，可释放由于喘振引起的压力波动；防喘振阀应具有良好的调节性能，当运行点接近防喘振线时，能充分调节流量以防止起浪点；防喘阀应具备灵敏的阶跃响应，超调应限制在最小，可满足风机在启动和停车时的压力、流量变化。4#高炉鼓风机采用的fisher防喘阀可以较好地满足上述要求。 2. 工况点沿防喘线精确控制 （1）防喘振的基本控制方法以喉部差压为横坐标、以出口压力为纵坐标，建立了运行工况画面，画面包含喘振线（红线）、喘振报警线（黄线）和防喘振控制线（蓝线），黄线和蓝线分别设在红线下方97%和93.5%处，以实际运行工况下的喉部差压和出口压力坐标建立运行工况点，如下图所示。根据当前喉部差压（补偿后），在防喘线上查询对应的出口压力，作为防喘振控制的给定值SP，以当前风机出口压力作为防喘振控制的测量值PV，二者之偏差西门子STEP7的PID模块FB41进行控制运算，当工况点接近或越过蓝线时，PLC控制防喘阀打开一定角度，来减小压缩机出口的阻力，使工况点回到稳定工作区，以避免轴流风机喘振现象的发生。 在工况点接近喘振线时，要求轴流风机的防喘阀必须动作迅速，但防喘阀动作速度太快、动作幅度过大，势必会使风机出口压力、流量产生大幅度波动，影响高炉炉况的稳定。由于防喘振控制是以风机吸入气体流量和排气压力为调节对象，二者的变化都具有极强的瞬时性，而信号测量、计算输出、执行机构动作及工艺过程都不可避免会产生一定的时间滞后，在这样一个瞬时性非常强的闭环控制回路里，以滞后的测量信号为计算依据，采用的常规的PID运算，虽然可以在工况点跃过防喘线时迅速地打开放空阀，但无法使工况点在响应线附近被稳定控制，难以实现精确控制。
压缩机防喘振方案 费希尔压缩机防喘振方案 压缩机大概是工艺系统中最关 键和昂贵的设备。保护压缩机免 受喘振损坏的任务由防喘振系 统完成，防喘振系统的关键部件 就是防喘振阀。 喘振可以定义为压缩机不能输 出足够压力克服下游阻力时发 生的流量不稳定现象。简而言 之，就是压缩机出口压力小于下游系统压 力。这会导致气量从压缩机出口反向涌入 压缩机。喘振也会由于进口流量不足引 发。 图1 所示为一组典型的压缩机曲线（也称 作压缩机图、性能曲线或叶轮图）。X 轴 表示流量，Y 轴表示出口压力。平行的一 组曲线表示压缩机在不同转速下的性能 曲线，连接这些曲线的最小流量点，就得到喘振极限曲线。压缩机操作点落在喘振 极限曲线左边会发生不稳定（喘振），操 作点落在曲线右边可稳定操作。 假设压缩机在稳定区域的A 点操作，当 阻力增加而压缩机转速不变时，操作点就 会向左方移动。当操作点移动到喘振极限 曲线，压缩机就会发生喘振。 喘振特征 ■ 快速逆流（毫秒级）。 ■ 压缩机振动剧增。 ■ 介质温度升高。 ■ 噪声。 ■ 可能导致压缩机“失效”。 喘振影响 ■ 压缩机寿命缩短。 ■ 效率降低。 ■ 压缩机出气量减少。 ■ 密封、轴承、叶轮等受到机械损坏。 通过防喘振阀将部分或全部压缩机出口气量再循环至进口通常可控制喘振。部分压缩机系统设计将
部分出口气量持续循环回进口。这是一种控制压缩机喘振的有效方法，但增加了能耗。 防喘振阀选用要求 ■流量——防喘振阀必须能够输送压缩机全部出口气量。不过通常给压缩机流量乘上一个系数。■噪声控制——在喘振过程中阀门承受的压降和流量会很高，将会引发过度噪声。这点必须在阀门选型时充分考虑，虽然在阀门整个行程范围内可能不需要噪声控制。极端喘振现象要求阀门在短时间（通常小于10秒）内全行程打开，如果阀门开启时间过长，压缩机将会由于其它原因停机（通常是高温或振动超标）。因此可能需要采用特性化阀笼。 ■速度——防喘振阀必须动作迅速（一般仅为开启方向）。例如阀门必须在0.75 秒内完成20 英寸的行程。这就必须采用大规格执行机构连接和流量增压器和快开排气阀。 ■失效方式——绝大部分压缩机循环阀要求失效时为开启状态。这可以通过采用合适的弹簧隔膜执行机构或活塞执行机构与气锁阀系统实现。 ■阀门特性——一般首选线性，也有选择等百分比。 艾默生提供针对苛刻的压缩机喘振场合设计的工程控制阀系统—费希尔优化防喘振阀。在这个控制阀系统中，每个部件都按照性能规范经过优化选择以具有要求的最佳性能，保证压缩机系统的可靠实用性。 压缩机防喘振——控制阀解决方案 费希尔专用定制 位于沙特阿拉伯的一套乙烯装置采用费希尔优化防喘振阀替换了原有系统。费希尔防喘振阀设计满足原有阀门的接口尺寸，与原有设备相比大大改善了流量、噪音衰减和可调节性方面的性能。详情访问https://www.doczj.com/doc/7618627666.html, 中的D351140 × 12 。 费希尔优化 ■阀门内件具有高可调比特性（100:1 或更高）（如需要）。 ■利用多级、噪音衰减Whisper? 内件消除阀门噪音和振动。 ■平衡区域宽阔的阀芯和加衬垫的执行机构在长行程装置中减少了潜在的管道振动。 ■同传统系统比较，执行机构附件数量减半。 ■采用根据特殊防喘振控制和调节算法设计的FIELDVUE-ODV 配置。 ■安装和调节可在数分钟内远程完成，无需数小时。 ■提供在线的、不影响设备运转的诊断功能。包括性能诊断、触发诊断、定位诊断和部分行程测试。 基本技术 ■标准控制阀。 ■启动和操作点围绕标准阀门流量特性设计。 ■选用的执行机构和仪表适用于快开操作，一般小于两秒。 ■通过流道加工措施控制了噪音量。
长岭分公司关键机组防喘振控制 长岭分公司机动处李晖 一概述 透平式压缩机是利用高速旋转的叶轮（叶片组）对气体作功，将机械能加给气体，使气体压力升高，速度增大。在叶轮后部一般设置有面积逐渐扩大的扩压元件（扩压器），高速气体从叶轮流出后再流经扩压器，使气体的流速降低，将气体的速度能（动能）部分转变为压力能，压力继续提高。透平式压缩机气体的吸入、压缩和流出均是在连续流动的状况下进行的。 透平式压缩机按气流运动方向可分为三类： 离心式—气体在压缩机内沿离心方向流动 轴流式—气体在压缩机内沿与转轴平行方向流动 混流式—气体在压缩机内的流动方向介于离心式和轴流式之间 长岭分公司的关键机组分二种：离心式压缩机和轴流式压缩机，它们的原动机有三种：电动机，烟气轮机和蒸汽轮机，压缩机的主要作用是压缩空气和富气等工艺介质，使之达到工艺所需的流量、压力。关键机组是生产中的关键设备，它们的运行工况对压缩机安全、稳定、经济地运行和生产装置的正常运行十分重要，而在关键机组的诸多自控回路中，其防喘振控制是一项重要的安全保护措施。 二防喘振控制系统 喘振是透平压缩机的一种固有特性。 1.喘振的产生
压缩机的运行工况任何时候都可以用性能曲线来表示，通过性能曲线可以反映压缩机各种运行参数之间的关系并确定其性能，如图1所示的是反映压缩机出口压力与入口流量之间关系的性能曲线(入口温度、压力和转速不变)。当压缩机的流量沿着性能曲线减少流量达到其驼峰点流量（喘振点）时，在排出管内出现时大时小、时正时负的不稳定工况，在叶轮及扩压器的某一通道内还会发生时出现时消失的边界脱离涡流区，并且依次传给相邻的管道，产生一种低频率、高振幅的气流脉动，从而引起严重的振动和吼叫声，严重时可能引起压缩机和管道系统遭到破坏。 2. 喘振的机理 由于叶轮与叶片扩压器的形状及安装位置不可能完全对称及气流的不均匀性，当进气流量减小到某一个值时，进入叶栅的气流发生分离，这种分离首先发生在一个或几个叶片的流道中，影响进入相邻的流道的气流方向，由于进气冲角的变化及气流的分离区沿叶轮逆流旋转，以比叶轮旋转速度小的相对速度移动，在绝对运动中分离区沿叶轮旋转方向并以比叶轮旋转速度小的速度进行，即产生旋转分离。当旋转分离扩散到整个管道，压缩机出口压力突然下降，后面管路（或容器）中的气流倒流至压缩机内，瞬时弥补了压缩机流量的不足，恢复机组的正常工作，把倒流至压缩机内的气体压出处，又使压缩机流量减小， 入口流量 出口压力 1 图1 压缩机性能曲线图
压缩机防喘振的两种方法 欧阳光明（2021.03.07） 压缩机防喘振的两种方法1 一、离心式压缩机喘振的原因1 二、防喘振自控系统的可行性分析1 三、防喘振自控系统的几种实现方法2 1．固定极限流量法2精品文档，超值下载 2．可变极限流量法2 四、防喘振控制系统的实现方法3 五、结束语5 一、离心式压缩机喘振的原因 喘振是离心式压缩机的固有特性。产生喘振的原因首先得从对象特性上找。从图1中可见压缩机的压缩比P2/P1与流量Q的曲线上都有一个P2/P1值的最高点。在此点右面的曲线上工作，压缩机是稳定的。在曲线左面低流量范围内，由于气体的可压缩性，产生了一个不稳定状态。当流量逐渐减小到喘振线时，一旦压缩比下降，使流量进一步减小，由于输出管线中气体压力高于压缩机出口压力，被压缩了的气体很快倒流入压缩机，待管线中压力下降后，气体流动方向又反过来，周而复始便产生喘振。喘振时压缩机机体发生振动并波及到相邻的管网，喘振强烈时，能使压缩机严重破坏。
二、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。 三、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。 2．可变极限流量法 在压缩机负荷有可能通过调速来改变的场合，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。
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 离心式压缩机的防喘振控 制 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-5913-30 离心式压缩机的防喘振控制 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 一、离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线通常指：出口绝对压力户2与人口绝对压力p1之比(或称压缩比)和入口体积流量的关系曲线；效率和流量或功率和流量之间的关系曲线。对于控制系统的设计而言，则主要用到压缩比和入口体积流量的特性曲线，见图6—20中实线。 离心式压缩机在运行过程中，有可能会出现这样一种现象，即当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也会剧烈振动，并发出“哮喘”或吼叫声，这种现象就叫做离心式压缩机的“喘振”。 喘振是离心式压缩机的固有特性，而事实上少数离心泵也可能喘振。离心泵工作中产生不稳定工况需要两个条件：一是泵的玎—Q特性曲线呈驼峰状；二
压缩机防喘振的两种方法 [分享]压缩机防喘振的两种方法 一、离心式压缩机喘振的原因 喘振是离心式压缩机的固有特性。产生喘振的原因首先得从对象特性上找。从图1中可见压缩机的压缩比P2/P1与流量Q的曲线上都有一个P2/P1值的最高点。在此点右面的曲线上工作，压缩机是稳定的。在曲线左面低流量范围内，由于气体的可压缩性，产生了一个不稳定状态。当流量逐渐减小到喘振线时，一旦压缩比下降，使流量进一步减小，由于输出管线中气体压力高于压缩机出口压力，被压缩了的气体很快倒流入压缩机，待管线中压力下降后，气体流动方向又反过来，周而复始便产生喘振。喘振时压缩机机体发生振动并波及到相邻的管网，喘振强烈时，能使压缩机严重破坏。 二、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。 三、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。 2．可变极限流量法
在压缩机负荷有可能通过调速来改变的场合，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。 常用控制方案有两种：一是采用测量压缩机转速，经函数发生器作为流量调节器给定值（图2)。二是根据防喘振控制线的数学表达式，用常规仪表来模拟表达式（1），控制流程如图3所示。近年来随着数字仪表和微处理器的发展，这样的控制系统已容易实现。 其中a、b由压缩机制造厂决定，C是一个常数。 式中M—分子量 z—压缩系数 R—气体常数 k—综合流量系数 四、防喘振控制系统的实现方法 水气厂一英格索兰空气压缩机，型号为C90M × 3，三级压缩，流量11942m3/h，进气压力（绝）0.09MPa，排气压力（绝）0.9MPa，功率1305kW。防喘振控制
轴流压缩机自控系统 第一部分轴流压缩机概述 一、轴流压缩机 1.离心风机与轴流风机的区别 离心风机——轴向进气，径向排气。即：气流流动方向垂直轴线。 轴流风机——轴向进气，轴向排气。即：气流流动方向平行于轴线。
2、轴流压缩机产品型号含义 A 40——9 动叶级数 轮毂直径cm 静叶不可调轴流压缩机 A V 56——13 动叶级数 轮毂直径cm 全静叶可调轴流压缩机 3、轴流压缩机结构 AV型轴流压缩机主要件名称 机壳、静叶承缸、调节缸、主轴、动叶片、静叶片、轴承箱、支承轴承、止推轴承、进口圈、扩压器、液压伺服马达（或电动调节机构）、密封。
4、轴流压缩机机组配置形式1）汽轮机拖动
2）电机拖动 二、机组控制系统 1、分类 1）按作用分 ☆第二种配置形式：汽轮机拖动的两机组，由汽轮机+风机构成。 风机 汽机 低压端 高压端 进汽端 排汽端 控制系统 压缩机组监控保护 生产工艺调节
透平机组控制系统按其服务对象一般分为生产工艺调节和机组运行状态的监控及保护。 生产工艺调节主要是指为满足生产工艺需要，机组控制系统完成对机组运行参数的调整，它是生产的需要，是机组所服务的装置的工艺需要。 机组运行状态的监控及保护，是指为机组操作人员提供了解机组运行状况的界面同时提供保证机组能正常、安全、可靠地运行的监控与安全自保功能。工艺调节功能主要是对压缩介质的流量、压力的调整。调整的手段主要有：调整静叶（或进口导叶、进口节流门）角度、改变机组转速等。机组运行状态的监控及保护功能主要完成对机组运行过程中的各种运行参数的采集、显示、记录以及完成各种逻辑联锁与保护功能。 2）按专业分 2、自控系统组成
文件编号：TP-AR-L6485 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 离心式压缩机的防喘振 控制(正式版)
离心式压缩机的防喘振控制(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 一、离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线通常指：出口绝对压力户2与人口绝对压力p1之比(或称压缩比)和入口体积流量的关系曲线；效率和流量或功率和流量之间的关系曲线。对于控制系统的设计而言，则主要用到压缩比和入口体积流量的特性曲线，见图6—20中实线。 离心式压缩机在运行过程中，有可能会出现这样一种现象，即当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也会剧烈振动，并发出“哮喘”或吼叫声，这种现象就叫做离心式压缩机的
“喘振”。 喘振是离心式压缩机的固有特性，而事实上少数离心泵也可能喘振。离心泵工作中产生不稳定工况需要两个条件：一是泵的玎—Q特性曲线呈驼峰状；二是管路系统中要有能自由升降的液位或其他能贮存和放出能量的部分。 因此，对离心泵的情况，当遇到具有这种特点的管路装置时，则应避免选用具有驼峰型特性的泵。 对离心压缩机，由于它的性能曲线大多呈驼峰型，并且输送的介质是可压缩的气体，因此，只要串联着的管路容积较大，就能起到贮放能量的作用，故发生不稳定跳动的工作情况便更为容易。连接离心式压缩机不同转速下的特性曲线的最高点，所得曲线称喘振极限线，其左侧部分称为喘振区，如图6—20中
晋升任职资格送审论文评审表
论文编号：＿＿＿＿＿＿＿ 专业：生产过程自动化 论文题目： 离心式压缩机的防喘振控制与阀门选型 内容摘要： 离心式压缩机在工业生产中的应用越来越广泛。 本文对离心式压缩机的固有特性喘振进行了详细的 分析。重点分析了乙烯装置裂解气压缩机防喘振系 统的独特设计、工作原理及在TPS控制平台上的逻 辑实现，并对防喘振控制阀的合理选型进行了有益 的探讨。这为离心式压缩机防喘振控制系统的设计 提供了值得借鉴的经验。
目录 前言........................................... 错误!未定义书签。第一章喘振的产生及预防.......................... 错误!未定义书签。 一、喘振的产生过程..................................................... 错误!未定义书签。 二、喘振的预防......................................................... 错误!未定义书签。 三、常用的防喘振控制系统............................................... 错误!未定义书签。第二章乙烯装置裂解气压缩机的防喘振控制.......... 错误!未定义书签。 一、概述............................................................... 错误!未定义书签。 二、防喘振控制系统的实现............................................... 错误!未定义书签。第三章防喘振控制阀的合理选型.................... 错误!未定义书签。 一、合理选型防喘振阀，至关重要......................................... 错误!未定义书签。 二、防喘振控制阀计算的步骤............................................. 错误!未定义书签。 三、以防喘振控制阀FV205为例说明阀门选型的计算......................... 错误!未定义书签。第四章结束语................................... 错误!未定义书签。
CCC 压缩机防喘振控制技术 作者：https://www.doczj.com/doc/7618627666.html, 来源：本站发表时间：2010-6-5 17:27:55 点击：68 CCC 压缩机防喘振控制技术 1. 喘振现象 喘振是涡轮压缩机特有的现象，我们可以从下图的简单模型来解释这一特性，从图中可以看出，当容器中压力达到一定值时，压缩机运行点由D 沿性能曲线上升，到喘振点A ，流量减小压力升高，这一过程中流量减小压力升高，由A 点开始到B 点压缩机出现负流量即出现倒流，倒流到一定程度压缩机出口压力下降（B-C），又恢复到正向流动（C-D ），这样，气流在压缩机中来回流动就是喘振，伴随喘振而来的是压缩机振动剧烈上升，类似哮喘病人的巨大异常响声等，如果不能有效控制会给压缩机造成严重的损伤，喘振工况的发展非常快速，一般来讲在1-2 秒内就以发生，因而需要精确的控制算法和快速的控制算法才能实现有效的控制。 2. 喘振控制
通常压缩机都会有一系列的性能曲线图（如下图所示），其坐标是多变压头-入口流量，由于压缩机入口条件的不同（如温度、压力、分子量等）其喘振曲线是分散的多条曲线，给喘振的控制带来困难，CCC 根据压缩机的设计理论、喘振理论和自己的经验，开发出了一套计算方法和软件，可以将多变的入口条件的喘振曲线转化成与入口条件无关的曲线（如下图），这样就可以方便地确定喘振点，而一般来讲压缩机制造厂商提供的性能曲线，是计算值，会有一定偏差，特别是旧机组的性能会发生变化，或者没有性能曲线，为了精确控制，需要对喘振曲线做现场测试，传统的测试方法需要由经验丰富的测试工程师来进行测试，人为地判断压缩机是否到达喘振点，这样做带来了巨大的风险，因为人的判断无法保证100%的准确。而且由于到喘振点时，需要人来手动控制打开防喘振阀，往往会动作滞后或过早打开，难以避免给机组造成损伤或无法实现准确测量，CCC 的喘振算法和控制算法能够在自动状态下测量喘振曲线，从而避免了人为测量的风险，并能准确测量记录线，这一功能是CCC 的专利技术而且是世界独一无二的。
目录 一、轴流压缩机的发展概况 二、轴流压缩机的基本工作原理 三、机组的自动调节及保安系统 四、轴流压缩机选型 五、轴流压缩机与管网联合工作 六、轴流压缩机配套辅机设备 七、其他
一、轴流压缩机的发展概况 在十九世纪，轴流式鼓风机已应用于矿山通风和冶金工业的鼓风。但限 于当时的理论研究和工业水平还比较落后，这种风机的全压只有10～30mmH2，O效率仅达15～25%。 1853 年都纳尔（Tournaire ）向法国科学院提出了多级轴流式压缩机的 概念。1884 年英国 C.A. 帕森斯（Parsons）将多级反动式透平反向旋转， 得出了第一台实验用轴流式压缩机，但效率很低。二十世纪初期，帕森斯 制造了第一台轴流式压缩机，19 级，流量85m3/min，压力12.1kPa·G，转速4000r/min ，效率约60%。由于效率低，故轴流式压缩机未能成功地推广应用。 从二十世纪三十年代开始，由于航空事业发展的需要，对航空燃气轮机 进行了大量的理论和试验研究，特别是对轴流式压缩机的气体动力学的理 论研究和平面叶栅吹风的实验研究，使轴流压缩机的理论和设计方法不断 完善，效率提高到80～85%。从四十年代开始，轴流式压缩机已广泛应用于航空燃气轮机中，迄今仍占有很重要的地位。现代轴流式压缩机的效率可 高达89～91%，甚至更高。 瑞士苏尔寿（SULZER）公司是世界上轴流压缩机设计制造技术的先进代表。1932 年苏尔寿公司制造了世界上第一台增压锅炉使用的工业轴流压缩机，1945 年苏尔寿公司制造了第一台轴流式高炉鼓风机，其流量为1200～1800m3/min，压力为78775～142179Pa(G)，转速为5200r/min ，功率为3900kW，由电动机驱动。此后轴流式高炉鼓风机逐渐被采用，多为固定静
PLC在压缩机防喘振控制系统中的应用 前言 抚顺乙烯化工有限公司空分装置空压机防喘振控制系统原来采用FOXBORO盘前二次表来实现，并采用继电器实现其相关联锁逻辑功能，实现手段不仅落后，维护工作量大，而且还经常出现原因不明的意外停车，防喘振控制系统运行也不理想。该装置原控制系统发生爆炸事故之后，现在采用美国GE-Fanuc公司的90-30双机热备型PLC来实现空压机的防喘振功能和机组联锁保护，使用日本Digital公司的GP-470触摸屏来实现监视和操作功能。现在不仅操作直观方便、停车原因明确，也使空压机的防喘振系统设计更加完善，机组运行更加平稳。 空压机工艺简介 抚顺乙烯空分装置采用法国空气液化公司的专利，该装置以空气为原料，经过过滤、压缩、净化、精馏、蒸发等工序，最后分离出产品氧气和产品氮气。吸入的原料空气经过滤后除去灰尘和杂质，过滤后的空气由空气压缩机K601进行压缩，加压后送往下游净化岗位。空压机K601系离心式压缩机，由电机带动，分两级压缩，两级分置于电机两侧即K601A和K601B。空压机K601设计流量为31500 Nm3/h，功率为3200kw，转速为1450rpm,由法国苏尔寿（SULZER）公司制造。 喘振现象的产生 压缩机在工作过程中，当入叶轮的气体流量小于机组该工况下的最小流量（即喘振流量）限时，管网气体会倒流至压缩机，当压缩机的出口压力大于管网压力时，压缩机又开始排出气体，气流会在系统中产生周期性的振荡，具体体现在机组连同它的外围管道一起会作周期性大幅度的振动，这种现象工程上称之为喘振。 喘振是离心式压缩机的固有特性，当发生喘振时需采取措施降低出口压力或增大入口流量，尽量降低喘振时间。为了确保压缩机稳定可靠地工作，防止用量波动发生喘振，该装置设计了防喘振放空阀，当下游工艺设备空气用量减少或压缩机出现喘振时，可由放空阀减量放空来平衡。 防喘振方案的实施 防喘振控制系统描述 1．系统结构 本系统采用GE Fanuc 90-30 PLC 作数据采集和控制，为了保证系统的可靠性，控制部分采用双机热备结构，电源、CPU、通讯模块和通讯总线、以太网通讯模块等都是冗余的，通过
压缩机防喘振的两种方法 压缩机防喘振的两种方法 (1) 一、离心式压缩机喘振的原因 (1) 二、防喘振自控系统的可行性分析 (1) 三、防喘振自控系统的几种实现方法 (2) 1．固定极限流量法 (2) 2．可变极限流量法 (2) 四、防喘振控制系统的实现方法 (3) 五、结束语 (5) 一、离心式压缩机喘振的原因 喘振是离心式压缩机的固有特性。产生喘振的原因首先得从对象特性上找。从图1中可见压缩机的压缩比P2/P1与流量Q的曲线上都有一个P2/P1值的最高点。在此点右面的曲线上工作，压缩机是稳定的。在曲线左面低流量范围内，由于气体的可压缩性，产生了一个不稳定状态。当流量逐渐减小到喘振线时，一旦压缩比下降，使流量进一步减小，由于输出管线中气体压力高于压缩机出口压力，被压缩了的气体很快倒流入压缩机，待管线中压力下降后，气体流动方向又反过来，周而复始便产生喘振。喘振时压缩机机体发生振动并波及到相邻的管网，喘振强烈时，能使压缩机严重破坏。 二、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。
三、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。2．可变极限流量法 在压缩机负荷有可能通过调速来改变的场合，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。 常用控制方案有两种：一是采用测量压缩机转速，经函数发生器作为流量调节器给定值（图2)。二是根据防喘振控制线的数学表达式，用常规仪表来模拟表达式（1），控制流程如 图3所示。近年来随着数字仪表和微处理器的发展，这样的控制系统已容易实现。