离心式压缩机防喘振研究

不断减小达到仉。值时，就会在压缩机流道中出现
收稿日期：２００９一０４—２３
于气体的可压缩性，产生了一个不稳定状态。当流
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万方数据
压比
作在其工况区，往往过早起动防喘振系统，浪费了能
ｐｏｐ．
源，降低了经济效益。且控制系统一般采用模拟仪
表构成，在压缩机的喘振线发生变化时不能及时修
正，对非线性的喘振线不能较好的实施控制。目前，
１
引言
离心式压缩机是工业生产中的关键设备，它具
严重的旋转脱离，若气量进一步减小时，压缩机叶轮
的整个流道被气体旋涡区所占据，这时压缩机的出
口压力将突然下降。但是，压缩机出口所连接的较 大容量的管网系统中压力并不马上下降，此时会出 现管网中气体向压缩机倒流的现象。当管网中压力 下降到低于压缩机出［１排气压力时，气体倒流会停 止，压缩机义恢复向管网排气。然而，因为进气量不 足，压缩机在出口管网恢复到原来的压力以后，又会 在流道内出现旋涡区。如此周而复始，机组和管道 内流量会发生剧期性变化，机器进出口压力会大幅 度脉动，由于气体在压缩机进出口处吞吐倒流，会伴 随有巨大周期性的气流吼声和剧烈的机器振动。喘
压缩机控制系统仪表测萤参数，在控制程序中写入 防喘振程序，ＰＬＣ便能精确可靠的控制压缩机在安 伞模式下运行。 ４．３变频器调速防喘振 随着变频器的普及，压缩机防喘振也可以用变 频器调速来实现。用变频器凋速防喘振大大地减少 了压缩机的能耗，避免了不必要的能量损失。压缩 机在开始运行时，负荷最大，仪表检测设备把测量参 数传至ＰＬｃ，ＰＬｃ经过运算控制变频器，使变频器的 输出频率卜升，压缩机高负荷运行。随着压缩机的 运行，ＰＩ。Ｃ扫描到压缩机前后差压降低、压缩机流量 减少，ＰＬＣ便发出控制ｆ膏号，控制变频器降低电源频 率。从而降低压缩机的转速。让压缩机在低负荷下 运行，避免压缩机的喘振，能大大节省压缩机运行的 电能。用变频器控制的压缩机不但能防止喘振的发 生，还能节电２０％一３０％左右。但是压缩机的转速 不能无限的下降，当下降到一定程度时，压缩机的性 能开始卜｜降，功耗开始｝：升。所以变频器控制压缩 机在防喘振上还需配备回流阀和用町变极限流量法 来配合凋节而达到最佳。
参考文献：
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ｐ印ｅｒ，ｔｈｅ
ｐｒｅ—ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ
ａｒｅ
ｓｕｒｇｅ ｏｃｃｕⅡ℃ｎｃｅ
ｉｓ
ｆｏｕｎｄ叫ｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｕｒｇｅ
ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ｈ枷０ｆ
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ｓｕｒｇｅ ａｎｄ ｃｏｍｍｏｎ ｄｅｃｉｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｌｙｚｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔ１．ｏｌ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．
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万方数据
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４防喘振
选择一个适于特定用途的喘振控制系统，取决 于许多因素，它包括：压缩机的种类、负荷的变化、测 量元件的父敏度、可靠性和喘振控制系统所要求的 精确度等。传统防喘振的控制方法有，固定极限流 量（或称最小流量）法和可变极限流量法和变频控 制法。 ４．１固定极限流量法 传统的压缩机类设备为达到控制流量或压力的 目的，可以采用阀门节流、旁通回流、放空等控制手 段，这些调节方式虽然简单易行，但却是以增加管网 损耗，浪费能源为代价的。它不能充分使压缩机工
保证系统Ｔ作在稳定区。
４．２可பைடு நூலகம்极限流量法 在工艺条件波动的情况下，压缩机进气温度、压
力、气体组分（影响分子力、流量等）的变化都会引 起压缩机性能曲线及喘振点的的变化。压缩机提供
给气体的能量或压缩功为
墨二上
‰＝者明［㈡”一－】
式中＾。。——多变压缩功 ｍ——多变指数 兀——进气温度 ｐ，、ｐ：——分别为进、排气压力 Ｒ——气体常数，与分子量有关
［６］ ［５］
王彦军．杨继全．离心式压缩机的防喘振控制系统［Ｊ］．齐齐哈 尔大学学报，２００３，１９（１）：１１６一１１８． 郑水成，董爱娜．离心式压缩机防喘振控制系统设计探讨［Ｊ］． 石油化工自动化．２００４。（５）：１６一１７．
作者简介：何龙（１９７８），男，自控工程师，ＩＩＩ国石化济南分公司仪表 车Ｍ，从事技术管尹｝！工作。曾在核心期ｆ１Ｊ发表论文２篇，国家・级期 刊发表论文４篇。
万方数据
的安全裕量。变极限流量法是采心随动防喘振流量 控制系统在压缩机的不同工况卜‘沿喘振曲线（实际 上是沿防喘振操作曲线ｓＩＪ，）ＦＩ动改变防喘振流量 调节器的给定值，使防喘振凋节器沿喘振曲线右侧 安全控制线（防喘振操作线ｓｃＬ）上作，这样既安全 又节能。采用可变极限流量法防喘振旁通阀打开点 的设定很重要。设定过高时，压缩机在低负荷下消 耗更大的能量。设定过低时，压缩机将被允许穿过 喘振线而发生喘振。由图ｌ町见，Ｊ玉缩机转速变动 时，喘振点的变化轨迹（喘振界限线ＳＩ．Ｌ）大致是一 条二次抛物线，为防止喘振发生，考虑安全裕度，可 以按喘振界限线得到与其平行的一条控制线 （ｓｃＬ），以控制防喘振阀的扁闭。从而，在不同的转 速下，使压缩机运行的安全裕度相同，不造成浪费。
２００３：３４６—３４９．
开，使部分气体返回压缩机人口，从而保证压缩机在
防喘振控制线的右侧范围内安伞运行。 近年来，涌现出了专ｆ Ｊ针对防喘振而开发的控 制器和控制阀。随着汁算机和仪表技术的飞速发 展，防喘振的控制已经完伞能在压缩机控制系统中 实现。日前，对于压缩机的控制一般都采用独市的 控制系统，控制器绝大部分都采用ＰＬｃ控制。ＰＬｃ 的功能非常强大，能以６００ｍｓ的刷新速度高速扫描
同一台压缩机压缩同样容积流量的气体，压缩 机给气体提供的能晕不变，多变指数不变。那么，进 气温度增大、进气压力降低、分子量减小，都会引起 排气压力的降低。可定性地得出：进气温度增大、进 气压力降低、分子量减小都会使压缩机性能曲线下 移。 在压缩机负荷有可能通过调速来改变的场合， 由图ｌ可见随着不同工况（压缩比、出口压力或转 速），极限喘振流量是个变数。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
此，离心式压缩机的防喘振是非常重要的。
２喘振产生的原因分析
当压缩机在运行过程中，若因外部原因使流量
振是离心式压缩机的固有特性，产生喘振的原因可
以从对象特性上找到。 从图ｌ中可见压缩机的压缩比ｐ：／ｐ，与流量Ｑ 的曲线上都有一个交叉点。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
２００３，（６）：４—８．
正——进气温度为定值
控制原理如图２所示，控制器（Ａｎｔｉｓｕｒｇｅ
ｔｒｏｌｌｅｒ）将流量（丌）仪表测出的入口流量与压力 （门）仪表测出的压力参数进行比较，当
Ｑ；≤竺笔生×ｆ丝一ｏ【１时，则控制防喘振阀适当打
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工树青，等．工业过程控制工程［Ｍ Ｊ．北京：化学工业出版社，
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有排气压力高、输送流量小的优点。但是离心式压 缩机也存在一些缺陷，例如稳定工作区域窄，容易发 生喘振等。喘振财压缩机的危害极大，为了保证压 缩机的正常运行，须配备控制系统来防止喘振的发 生。喘振是离心式压缩机的一种特有现象。在工艺
操作过程中喘振控制通常并不是主要的，但作为保
护压缩机的措施来说防喘振是非常重要的。因为一 旦喘振发生，压缩机将处于不安全的工作状态，因
方案。 关键词：离心式压缩机；防喘振；控制方案 中图分类号：ＴＨ４５ 文献标识码：Ａ
Ａｎｔｉ－ｓｕｒｇｅ
Ｓｔｕｄｙ
ｏｆ Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ
ＨＥ Ｌｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｒｕｉ—ｙａｎ
（Ｓｉ，ｚ。妒ｃ∥一肌ｎ ｃＤ唧册ｙ￡册．，以一№几２５０１０１，∞ｉＭ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｉｎ ｔｈｉｓ
一般流量调节器的给定值应大于额定喘振点流量的
７％～１０％，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％一１０％之处。只要保证压缩机吸人流 量大于临界吸入量Ｑ。∽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人口或将部分出口气放空，
静＋６（翻２
ｇ——重力加速度 ｐ。——进气压力 ｐ：——出气压力
防喘振控制线方程町表示为
式中口、６——，勺压缩机性能相关的常数 后——气体绝热指数
５结束语
影响喘振的囚素较多，为保证离心式压缩机高 效、可靠地运行，必须没置相应的控制系统，对喘振 现象产生的先兆加以快速和准确的预测与判断，从 而加以控制，以避免喘振现象的发生，保护压缩机安 全平稳的运行。
２００９年第５期 总２１７期
■设计研究
文章编号：１００６－２９７ｌ（２００９）０５踟１４旬３
离心式压缩机防喘振研究
何龙．张瑞妍
（中石化济南分公卅，山东济南２５０１０１）
摘要：从喘振产生的机理出发找出喘振发生的先决条件、喘振的危害以及常用判断方法，分析了喘振
的主要因素以及实际问题。并对常用的防喘振控制方法进行了比较和分析，阐述了防喘振的最佳控制
３喘振的危害
喘振现象是离心式压缩机工作在小流量时的不 稳定流动状态，喘振现象对压缩机十分有害，它的出 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，能引起压缩机设备报废