第十七章离心式压缩机的防喘振控制

第十七章离心式压缩机的防喘振控制17.1离心压缩机的喘振1.离心压缩机的喘振2.喘振线方程3.振动、喘振和阻塞17.2离心压缩机防喘振控制系统的设计1.固定极限流量防喘振控制2.可变极限流量防喘振控制3.测量出口流量的可变极限流量防喘振控制4.离心压缩机串并联时的防喘振控制☆离心压缩机串联运行时的防喘振控制☆离心压缩机并联运行时的防喘振控制17.3实例分析1.二氧化碳压缩机的防喘振控制2.催化气压缩机的防喘振控制3.空气压缩机的防喘振控制17.1离心式压缩机的喘振离心压缩机的工作特性：工作特性指一定转速下，出口压力与流量的关系。最大出口压力对应的流量是喘振点极限流量。是针对特定的气体介质和入口温度及压力。不同转速下有不同工作特性。工作特性分为工作区、喘振区和阻塞区。离心压缩机的喘振现象喘振现象：离心压缩机运行中，负荷减小到某一值时，气体排出流量减小并倒流，造成压缩机剧烈震动的现象，又称飞动。喘振的原因内因：叶轮结构和介质特性造成一定的工作特性。外因：流量减小或被压缩气体介质的特性变化。A处，如Q↓，则P↑。到B点，Q↑，则气体倒流到C点，Q=0，气体积累，C→D→A，Q↑→Q↓。气体在叶轮中反复冲击，造成吼叫喘振声。C到D变化快，故称飞动。喘振的影响流量不稳定，出现周期性的脉动流量。使压缩机设备损坏。如1968年美国以压缩机喘振损失100万美元。使相应管网设备损坏喘振线方程实际喘振线是过原点的一根抛物线。振动、喘振和阻塞喘振：在入口流量小于喘振流量QP时，离心压缩机出现的流量脉动现象。振动：高速旋转设备固有特性。旋转设备高速运转达到某一转速时，使转轴强烈振动的现象。它是因旋转设备具有自由旋转频率（称为自由振动频率），转速达到该自由振动频率的倍数时，出现的谐振。转速继续高升或降低时，这种振动会消失。阻塞：压缩机流量过大时，气体流速接近或达到音速（315M/S），压缩机叶轮对气体所做功全部用于克服流动损失，气体压力不再升高的现象。17.2离心压缩机防喘振控制系统的设计17.2.1固定极限流量防喘振控制离心压缩机的防喘振控制系统固定极限流量防喘振控制吸入流量QQP不开旁路阀。策略：最大转速和最高温度下的喘振流量作为固定极限流量QP。与一般旁路控制的区别：特点：结构简单，投资少，变转速时容量大。常用于转速不变的场合，应用范围不广。17.2.2可变极限流量防喘振控制策略：根据防喘振线方程和压缩比计算出极限喘振流量。特点：采用孔板测量入口流量，可不必采用开方器按计算指标计算设定值的单回路控制系统。控制回路中不含计算单元，因此，参数整定简单。有些场合，计算式可简化：17.2.3测量出口流量的可变极限流量防喘振控制测量出口流量的可变极限流量防喘振控制问题的提出：入口流量无法测量（如无安装位置、入口压力低不允许大的压损等）采用出口流量的测量实现可变极限流量防喘振控制。依据：出口处测得的重量流量和入口处测得的重量流量是相等的。设入口和出口板的校正系数K1和K2相等。特点：采用孔板测量出口流量，可允许较大的压力损失。可用于高压缩比的场合。需要考虑出口和入口温度（重度变化）的影响。有些场合，计算式可更简化。17.2.4离心压缩机串并联时的防喘振控制串联运行时的防喘振控制当一台压缩机的出口压力不够时，采用两台或两台以上的压缩机串联运行。各个压缩机单独设置各自的旁路阀：如上述各自设置。设置一个旁路阀，从第二级出口到第一级入口间设置旁路阀。采用低选器选择两个控制器中的低值信号送旁路阀。当流量不够时，采用两台或两台以上的压缩机并联运行：单独设置各自的旁路阀选用低选器，共用一个旁路阀，可实现单台压缩机运行。并联运行时的防喘振控制实施离心压缩机串并联运行时的注意事项尽量不要采用压缩机的串并联运行串联运行时，后级的管网容量小，易发生喘振。并联运行时，两台压缩机应尽量特性一致，防止因负荷不均匀而引起某一台压缩机喘振。从安全角度出发，常选用低选器，相应的流量控制器常选用正作用控制器。串并联运行增加控制的复杂性和工艺操作的复杂性。17.3防喘振特例分析17.3.1二氧化碳压缩机的防喘振控制实例一、二氧化碳压缩机的防喘振控制二氧化碳压缩机用于二氧化碳的压缩，用气量用汽轮机转速控制吸入总管压力控制：压力高时放空（选气关阀）。吸入流量FC与汽轮机转速SC的串级控制（工况正常时）吸入流量FC与吸入压力PC的选择性控制（压力低时取代FC）高压段入口压力控制：保证高压段入口压力恒定。高压段入口压力PC-4与流量FC-3的选择性控制（出口压力高时取代FC-3）。低压段防喘振控制（采用出口流量，a=0）。高压段防喘振控制（采用入口流量，a=0）。17.3.2催化气压缩机的防喘振控制实例二、催化气压缩机的防喘振控制催化气压缩机防喘振控制系统由两部分组成：入口压力控制系统：通过P1C控制进入蒸汽透平机的蒸汽，保证入口压力稳定。入口流量的可变极限流量防喘振控制：采用上面显示的公式控制旁路阀（这是a≠0时的应用示例：采用了乘法、除法和加法运算单元）。17.3.2空气压缩机的防喘振控制实例三、空气压缩机的防喘振控制空气压缩机的防喘振控制系统采用DCS实施的防喘振控制系统因对空气压缩，因此，不采用旁路，而直接放空。入口压力采用入口导向叶片位置表示。空气压缩机的负荷是调节入口导向叶片位置实现。空气压缩机的防喘振控制是用FIC1051实现的。为防止喘振发生，设置喘振接近的连锁系统。当某些条件满足，通过HIC1085，连锁使连锁放空阀。例题选择题（选择正确的答案，将相应的字母添入题内的括号中。）1．下列流体输送设备中，哪一种设备会产生喘振（C）（A）往复泵（B）离心泵（C）离心式压缩机（D）往复式压缩机2．为保证流体输送设备不致损坏的保护性控制是（A）（A）防喘振控制（B）选择性控制（C）三冲量控制（D）分程控制3．下列哪一条不属于离心式压缩机固定极限防喘振控制（C）（A）使压缩机的最大转速下喘振点的流量作为极限值；（B）使压缩机运行时的流量始终大于喘振点的极限流量。（C）在压缩机负荷变化范围内，设置极限流量跟随转速而变的防喘振控制。（D）控制压缩机入口流量不低于某一不变的极限值