压缩机防喘振控制

防喘振控制系统——离心式压缩机系统此项动态仿真研究成果主要适用于全新的或者经过改进的压缩机系统，尤其是具有较低系统惯性的场合。

该仿真充分考量了所有的操作运行可能，并以此来提高最佳的防喘振控制方案，以此来提高设备操作水平、防止破坏性喘振事件的发生。

背景：在发生喘振时，离心式压缩机系统需要承受较大的流量和压力瞬间波动。

压力瞬间波动可以出现在系统启动、正常运行、紧急关停（ESD）或者快速停机时。

此项防喘振控制设计成果分析了系统的动态特性，并且做出了相应的建议，来避免操作失误及设备自身可靠性问题带来的影响。

在发生喘振时，离心式压缩机会与周围的系统组成部分之间彼此动态影响，比如管线、附件、阀门、转动设备等。

流体惯性、压缩机转子、驱动设备转子在决定系统动态特性稳定与否中扮演重要角色，压缩机的性能特性也会深刻影响到系统的动态表现。

更进一步，与离心式压缩机单元有关的各种回路是单元操作最基本的部分，对于设备的启动、关停、喘振预防和流量控制（关断能力）至为重要。

由于这些操作常常是瞬间完成的，气流的所有动态参数、设备以及控制系统会严重影响到系统的稳定性、性能和安全性。

包含瞬态模型的研究成果主要被建议用于全新（或经过改进的已有系统）压缩机系统。

影响防喘振控制设计的因素在发生紧急关停的时候影响压缩机潜能的重要因素是回流阀的特性参数，主要包括最大流量、阀门开度与流通能力特性，阀门动作延迟（阀门收到开启信号到阀杆开始动作的时间，也叫“预堵塞”延迟）、以及阀门行程时间（阀门从全关到全开的时间）。

另外，压缩机紧急关断信号响应时间、燃料气关断信号响应时间、燃料其多变尺寸（在使用燃气透平驱动时）、功率输出惯性和压缩机空气动力学特性都与喘振点密切相关，并共同作用使得问题变得复杂。

最后，气体与压缩机系统内的其它组成部分的动态相互作用，比如单向阀、减压阀、放空系统等，同样对喘振点影响很大并需要被研究。

这就需要进行机械应力分析、热力学分析、吸入口阀门和旁通阀设计及标准选用。

离心式压缩机防喘振控制的计算理念作者：高敏侠来源：《城市建设理论研究》2013年第03期【摘要】介绍了离心式压缩机的防喘振控制的保护理念，及特有的防喘振控制方法。

以离心式循环氢压缩机为例，以特性曲线为基础，通过具体喘振线的计算，来说明防喘振控制的计算过程，这种控制方法方便可行，在石化行业应用广泛。

关键词：离心式压缩机防喘振控制喘振线中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：一、前言上世纪90年代中期，中国化工行业的大型动力设备——离心式压缩机和汽轮机的控制，已经配备了一套完整的成熟的控制系统，在中国应用比较广泛的就是TRICON（三重模件冗余控制器）的ITCC(透平和压缩机联合控制)系统。

该系统不仅从汽轮机的升速实现了自动控制，减少了现场人员的工作强度，而且对于压缩机的保护也采取了自动保护，即防喘振保护。

另外，对于机组的联锁保护都可以在这套系统里实现。

这套系统完整、快速地把保护、控制、调节、联锁有机紧密地结合在一起，从而实现对大型动设备的启动、控制、保护和联锁。

二、防喘振控制原理喘振是指一台正在运行压缩机，若因外部原因使流量不断减小达到最小流量值时，就会在压缩机流道中出现严重的旋转脱离，若气量进一步减小时，压缩机叶轮的整个流道被气流旋涡区所占据，这时压缩机的出口压力将突然下降的现象。

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口排气压力时，气体倒流会停止，压缩机又恢复向管网排气。

然而，因为进气量的不足，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，机组和管道内的流量会发生周期性变化，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，这种现象就叫做压缩机的喘振。

喘振对于压缩机的危害很大，所以，为了保护机组，就要消除喘振。

茂名石化乙稀装置改造项目裂解气压缩机综合控制系统TS3000CB-301防喘振控制说明北京康吉森自动化设备技术有限责任公司2006年6月18日压缩机防喘振控制一段防喘振控制方案如右图所示，流量的测量元件在出口侧。

压缩机一段的防喘振控制，横坐标用rHX （%），纵坐标采用压缩机一段的出入口压比。

程序中首先利用OpPoint02功能块求得横坐标rHX （%），其计算公式如下：其中：FLOW 压缩机一段出口流量（NM 3/H ）Æ 代入 aFI23032FLOW MAX 测量元件最大流量（NM 3/H ） Æ 代入281924.0 NM 3/H Pd 压缩机一段出口压力（MPa ） Æ 代入aPI23021 Py 出口绝压修正系数（MPa ） Æ 代入0.101325 Pfob 测量元件的设计压力（MPaA ） Æ 代入0.259 Psb 压缩机一段设计压力（MPaA ） Æ 代入0.125 Ps 压缩机一段入口压力（MPa ） Æ 代入aPI23018Px 入口绝压修正系数（MPa ） Æ 代入0.101325 Ts 压缩机一段入口温度（℃） Æ 代入aTI23011 Tz 换算成绝对温度的修正系数 Æ 代入273.15 Tsb 压缩机一段设计温度（℃） Æ 代入37.8 Tfob 测量元件的设计温度（℃） Æ 代入82.5Td 压缩机一段出口温度（℃） Æ 代入aTI23015 rHc 防喘振控制器流量测量（%）纵坐标为压缩机一段的出入口压比，也由OpPoint02 功能块计算得出，其公式如下：rSTG1_PRATIO =101325.0aPI23018101325.0aPI23021++ 根据用户提供的喘振边界数据（包含压缩机一段出口压力及入口流量）和上面的计算公式，我们可以得到下面表1～表4中的计算结果。

浅析离心式压缩机防喘振曲线控制方法发布时间：2021-11-12T06:36:58.882Z 来源：《中国科技人才》2021年第23期作者：杨海龙赵维东[导读] 离心式压缩机作为兰州石化公司动力厂第一空压站的关键设备，只有确保它的安全平稳运行，才能保证用风装置的平稳生产，由于原压缩机的所有仪表参数中无流量信号，所以压缩机的防喘振控制只能参考电流且采用压力单参数控制。

兰州石化公司动力厂甘肃兰州 730060摘要：离心式压缩机作为兰州石化公司动力厂第一空压站的关键设备，只有确保它的安全平稳运行，才能保证用风装置的平稳生产，由于原压缩机的所有仪表参数中无流量信号，所以压缩机的防喘振控制只能参考电流且采用压力单参数控制。

本次压缩机的控制以某一入口阀开度下，绘制参考电流值和出口压力的关系曲线作为喘振实测线，保证机组平稳运行。

关键词：喘振；安全裕度；喘振控制引言离心式压缩机的工作原理是利用叶轮对气体作功，在叶轮和扩压器的流道内，将速度能转换为气体的压力能。

而离心式压缩机对气体的压力、流量、温度变化都比较敏感，易发生喘振，导致密封及轴承损坏。

因此，为保证离心式压缩机的平稳运行，需找出适合机组的喘振控制曲线。

1 影响离心式压缩机喘振的主要因素（一）、喘振的概念离心式压缩机在小流量运行时，叶轮及扩压器流道内的气体将产生涡流，涡流的形成与消失，使液轮流道形成时堵时通现象，引起气流及叶片产生频率性的振动，以致在机内产生严重的周期性振动和吼声，这种现象称之为离心式压缩机的“喘振”。

（二）、影响喘振的主要因素（1）离心式压缩机转速变化对喘振的影响当离心式压缩机转速增加时，压缩机叶轮对气体所做的功将增大，喘振流量也将增大；反之，压缩机叶轮对气体所做的功将减小，喘振流量将减小，当离心机的转速越快，就越容易发生喘振现象。

（2）入口阀开度对喘振的影响离心式压缩机入口导叶开度变化时会引起压缩机性能曲线的变化，同时喘振流量也随之改变。

膨胀压缩机进气组分变化对防喘振控制的影响及对策摘要:本文叙述了膨胀压缩机进气组分(或平均分子量)的变化对防喘振控制的影响,推导出了减少和消除其影响的算法,并给出了工艺调节、改进措施。

关键词:组分变化影响控制对策1 组分(或平均分子量)变化对喘振极限的影响随着海洋石油、天然气开采进度或井位调整,天然气的组分会经常发生变化,这将引起平均分子量的改变,而且不可能人工长期跟踪调节,需要分析出膨胀压缩机发生喘振的原因,找出规律,实现自动调节。

因此,分析它对喘振极限的影响是很重要的。

从目前运行温度记录看,我厂的天然气温度随季节变化不太大,可采用温度补偿的办法解决,因此可视温度为恒定,从而从理论上进行推导:对于防振基本算法:△P=CH(1)因为能量头公式为:Hp=1545ZaTs(Rcσ-1)/Mwσ (2)式中:Za—平均压缩系数(Zs+Zd)/2Ts—进口温度(绝对温度)Mw—平均分子量Rc—压比(Pd/Ps)σ—多变指数(k+1)/kΔP—压缩机出进气差压(Pd-Ps)C—常数H—压缩机进口节流装置差压Pd—压缩机出口压力Ps—压缩机进口压力对于式(2),当Hp、Ts、Za为某一给定值时等式化简为Rc=(1+ Mwσ) 1/σ(3)从等式中可以看出:分子量Mw和压差ΔP之间也有一个非线性关系,由于分子量的改变将引起比热比的改变,所以,σ也将改变,这样问题更复杂了。

由于分子量Mw和比热比k之间在许多情况下没有固定关系,因此Rc和ΔP的每一个值都必须单独计算,以确定变化的方向和大小。

下面,再来看一下分子量Mw变化对H值的影响:因为当分子量变化时,Q=C(HTs/PsMw)1/2 (4)所以H=C(Q2PsMw/Ts) (5)那么对于给定的Q,Ps,TsH=CMw(6)将式(3)和式(6)比较,显然,对于平均分子量的改变系统不能准确地自动补偿,对于轻烃,由于分子量Mw和比热比有一个比较准确的关系,因此,分子量Mw的改变使ΔP和H的改变在方向上相同,但在数值上不同,所以,如果分子量变化时,应调整控制曲线才能避免喘振。

离心式压缩机喘振及防喘振系统研究辛文俊(胜利油田石化总厂重油催化车间，山东东营257000)协％要]介绍了离心式压缩机的喘振机理及防喘振的条件，并具体分析了胜利油田化工总厂80万吨／年催化裂化装置富气压缩机防喘振控制系统的特点、存在的问题屈相应的改进措施，并总结了几项防喘振措施．，保障了枳纽的平稳运行及装置的安全生产。

泼罐嗣]压缩机；喘振；防喘振；控制系统1离心式压缩机的喘振1．1喘振机理如果压缩机在输送气体介质的过程中，其流量不断减小，当压缩机流量小到一定值时，则气体在整个扩压器流道中产生分离涡流：流量进一步减小，气体在扩压器流道内的分离涡流区进一步扩大，并形成严重的旋转脱离现象。

气体流动状态严重恶化，压缩机出口压力大幅度下降，使管网的压力比压缩机出口压力高，迫使气流倒回压缩机，一直到管网压力下降至l低于压缩机出口压力时，压缩机又开始向管网供气，压缩机又恢复正常工作。

如此周而复始，使压缩机的流量和出口压力周期性的大幅波动，引起压缩机强烈的气流波动，这种现象就叫压缩机的喘振。

从以上分析可以看出喘振的产生包含两方面因素：内在因素是离心式压缩机中的气流在一定条件下出现“旋转脱离”；外界条件是压缩机管网系统的特性。

当外界条件适合内在因素时，便发生喘振。

12防止喘振的条件离心式压缩机的喘振工况是在进口流量减少到一定程度是产生的，该流量统称为压缩机的喘振流量，也是维持压缩机运行的最小流量，以Q。

表示之，为确保压缩机平稳运行，则进口实际流量Q必须大于最小流量Q。

即Q>Q．。

2胜利油田石化总厂重催富气压缩机防喘振系统研究胜利油田石化总厂80万吨／年催化裂化装置富气压缩机，是引进美国德莱塞兰(D R E SSE R—RA N D)公司产品3M8—9型单缸两段9级离心式压缩机，背压式蒸汽透平驱动。

额定入口压力160kPa，出口压力1600kPa，蒸汽压力35M Pao背压1．O M Pa，额定功率2474 kW，流量22831N m3／h。

技改与创新　化工自动化及仪表，２０１０，３７（９）：１１０～１１３　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　

在ＰＡＣ７ｉ中实现压缩机防喘振控制技术　王少华　（大庆炼化公司机电仪厂，黑龙江大庆１６３４１１）　摘要：　介绍了压缩机防喘振控制的基本理念和控制方案，指出了防喘振控制的算法和关系函数，以及设计　在实现算法过程中的注意事项。分析了大庆炼化公司沈鼓压缩机组的防喘振控制方案，结合应用程序推导出防　喘振控制方案的数学模型，来阐述在ＧＥ　ＰＡＣ７ｉ控制系统上是如何实现防喘振控制方案和实现该方案所采取的　主要算法，着重分析了一些技术要点、难点及解决方案。　关键词：　离心压缩机；防喘振控制；ＰＡＣ７ｉ控制系统　中图分类号：，ｒＰ２７３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００—３９３２（２０１０）０９－０１１０－０４　

１沈鼓离心压缩机防喘振控制策略　大庆炼化公司二期３Ｏ万吨／年聚丙烯项目配　套空分空压装置，选用沈鼓三台离心压缩机，电机恒　速驱动，图１为现场空压机组。　图１　沈鼓空压机组　空压机组采用ＧＥ　ＰＡＣＲＸ７ｉ控制系统，在Ｍａ－　ｃｈｉｎｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ编程中采用动态防喘振技术，根据机组　运行状态动态调整防喘振线。防喘振控制算法如图　２所示。　１．１沈鼓压缩机防喘振控制方案　沈鼓空压机组主要采用的算法如下：　入口流量是温压补偿运算；　防喘振线折线函数算法：　防喘振线下移功能；　自整定ＰＩＤ运算；　实现放空阀的快开慢关功能；　比例调节；　实现联锁停机放空阀自动打开；　实现防喘振曲线图；　防喘振曲线工作点的动态干预；　喘振次数的计算和复位功能。　

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