離心式壓縮機(jī)的喘振課件

流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備簡(jiǎn)述流體：物料流和能量流。流體有液體和氣體之分.通常固體物料也轉(zhuǎn)化成流態(tài)的形式在管道中輸送。流體輸送設(shè)備：用于輸送流體和提高其壓頭的機(jī)械設(shè)備。泵：輸送液體并提高其壓力的機(jī)械設(shè)備。風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)：輸送氣體并提高其壓力的機(jī)械設(shè)備。流體輸送設(shè)備控制方案：是為了實(shí)現(xiàn)物料平衡的流量、壓力控制，以及諸如離心式壓縮機(jī)的防喘振控制這樣為了保護(hù)輸送設(shè)備安全的控制方案。流量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)控制通道的對(duì)象時(shí)間常數(shù)小

只需采用PI調(diào)節(jié)器，無(wú)須引入微分作用；比例大些，積分時(shí)間0.1至數(shù)分鐘。測(cè)量信號(hào)通常帶有高頻噪聲 應(yīng)考慮對(duì)測(cè)量信號(hào)的濾波或在控制器與變送器之間引入一階滯后環(huán)節(jié)，以減小調(diào)節(jié)閥的振動(dòng)；控制器不加微分作用靜態(tài)非線性 應(yīng)考慮選用合適的控制閥特性，使廣義對(duì)象的靜態(tài)特性接近線性。流量控制系統(tǒng)測(cè)量?jī)x表精度無(wú)需很高離心泵的靜態(tài)特性泵的分類泵離心泵旋轉(zhuǎn)泵往復(fù)泵活塞式柱塞式橢圓齒輪式螺桿式容積泵特性及控制方案離心泵的靜態(tài)特性離心泵螺桿泵活塞式泵隔膜式泵泵的結(jié)構(gòu)形式舉例離心泵的靜態(tài)特性離心泵的組成它主要由葉輪和機(jī)殼構(gòu)成。離心泵工作原理葉輪在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，出口處流體的壓頭來(lái)自于旋轉(zhuǎn)葉輪作用于液體而產(chǎn)生的離心力。轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，壓頭也越高。葉輪與外殼之間有空隙,關(guān)死泵的出口閥，排量為零，壓頭最高，此時(shí)泵所做的功全部轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)，同時(shí)也使泵內(nèi)液體溫度升高。所以離心泵不宜長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉，出口閥隨著排量逐漸增大，泵所能提供的壓頭會(huì)慢慢下降。離心泵的靜態(tài)特性

離心泵工作動(dòng)畫演示離心泵的靜態(tài)特性泵的特性

泵的壓頭H、排量Q和轉(zhuǎn)速n之間的函數(shù)關(guān)系H為泵的壓頭，即泵前后的流體靜壓差；n為離心泵轉(zhuǎn)速；Q為泵的排出量。HL為管路壓頭損失，也是泵的最大輸出功率線，即在給定的轉(zhuǎn)速下，H*Q在該壓頭下達(dá)到最大。離心泵的靜態(tài)特性管路特性泵與管路聯(lián)接在一起，它的排量與壓頭的關(guān)系既與泵的特性有關(guān)，也與管路特性有關(guān)。管路特性：管路系統(tǒng)中的流體流量與管路系統(tǒng)阻力之間的關(guān)系。管路系統(tǒng)的阻力包括:管路兩端的靜壓差引起的壓頭hp管路兩端的靜壓柱高度hL

；管路中的摩擦損失壓頭hf

；控制閥兩端節(jié)流損失壓頭hv

；p2p1hLhvhfp2p1離心泵的靜態(tài)特性管路系統(tǒng)總阻力為：HLhfChvhphLHHLH和排出量

Q轉(zhuǎn)速為n時(shí)泵的特性hLhvhfp2p1離心泵的靜態(tài)特性HLhfChvhphLHHLH和排出量

Q轉(zhuǎn)速為n時(shí)泵的特性當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，泵的壓頭H必然等于HL，這是建立平衡的條件。左圖中泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)C，即是泵的平衡工作點(diǎn)。工作點(diǎn)C的流量應(yīng)符合工藝預(yù)定的要求，可以通過(guò)改變hv或其它手段來(lái)滿足這一要求，這是離心泵的壓力（流量）的控制方案的主要依據(jù)。離心泵的控制方案（1）直接節(jié)流法

通過(guò)改變閥開(kāi)度，改變管路中的壓頭損失，進(jìn)而改變泵的工作點(diǎn)。

特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，效率低，能耗大。

注：①不可將閥裝在入口處。出現(xiàn)氣縛和氣蝕現(xiàn)象

②控制閥的開(kāi)度不應(yīng)過(guò)小或過(guò)大，即應(yīng)合理選擇控制閥的尺寸。

③孔板裝在閥上游，以減弱下游壓力波動(dòng)產(chǎn)生影響離心泵的控制方案氣縛現(xiàn)象：控制閥應(yīng)安裝在泵的出口管線上，對(duì)不應(yīng)安裝在泵的入口管線上。如誤安裝在泵的入口管線上，由于節(jié)流壓頭的存在，使泵的入口壓力比無(wú)閥時(shí)要低，從而使部分液體氣化，造成泵的出口壓力降低，排量降低，甚至使排量等于零，這種現(xiàn)象稱為“氣縛”。氣蝕現(xiàn)象：所夾帶部分氣化的氣體到排出端后，因受到壓縮會(huì)重新凝聚成液體，對(duì)泵內(nèi)機(jī)件產(chǎn)生沖擊，嚴(yán)重會(huì)損壞葉輪和機(jī)殼，這種現(xiàn)象稱為“氣蝕”。離心泵的控制方案（2）調(diào)速法

改變泵轉(zhuǎn)速的方法有兩類：一類是調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：以汽輪機(jī)為原動(dòng)機(jī)時(shí)可調(diào)節(jié)蒸汽流量或?qū)蛉~片的角度；若以電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)時(shí)，采用變頻調(diào)速等裝置。另一類是原動(dòng)機(jī)與泵之間的聯(lián)軸調(diào)速結(jié)構(gòu)上改變轉(zhuǎn)速比來(lái)控制轉(zhuǎn)速。離心泵的控制方案（2）調(diào)速法調(diào)節(jié)原理：采用變頻調(diào)速器通過(guò)改變泵的轉(zhuǎn)速，以控制管道流量。特點(diǎn)：（管路無(wú)需裝控制閥節(jié)閥，HL中hL這一項(xiàng)等于零，減少了阻力損耗，泵的機(jī)械效率提高）節(jié)能，調(diào)節(jié)平穩(wěn)，實(shí)施復(fù)雜，適合于大功率泵，但投資較大。離心泵的控制方案（3）旁路法

改變管路特性達(dá)到控制流量的目的。

特點(diǎn)：應(yīng)用閥門口徑小，安裝方便，總效率低，應(yīng)用小流量。xHQ旁路控制方式的流量特性rxrn離心泵的控制方案直接節(jié)流法，簡(jiǎn)單易行，控制靈敏，但能耗大，所以用于流量變化較小的場(chǎng)合調(diào)速法反應(yīng)慢，設(shè)備費(fèi)用高，但能耗小

因此對(duì)于流量變化幅度大且要求控制靈敏度高的場(chǎng)合，可以采用直接節(jié)流和調(diào)速法相結(jié)合。離心式壓縮機(jī)原理主要內(nèi)容

1.離心式壓縮機(jī)的特性曲線2.離心式壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象通過(guò)這講的學(xué)習(xí)，我們可以得到以下收獲：離心式壓縮機(jī)原理60年代后，開(kāi)始在化工中迅速推廣，尤其大中型廠。排量大，均勻，可用蒸汽燃汽機(jī)驅(qū)動(dòng)，便于能量回收。大型合成氨廠、乙烯廠、原料氣壓機(jī)、空壓機(jī)、工廠的心臟設(shè)備，控制要求高。構(gòu)造與離心泵基本相同，工作原理也基本相同：離心力。通常把離心式壓縮機(jī)與原動(dòng)機(jī)的組合體稱為離心壓縮機(jī)組。離心式壓縮機(jī)原理優(yōu)點(diǎn)1.體積小，重量輕，流量大；2.運(yùn)行效率高，易損件少，維修簡(jiǎn)單；3.供氣均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，氣量控制的變化范圍廣；4.壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油不會(huì)污染被輸送的氣體；5.有較好的經(jīng)濟(jì)性能。缺點(diǎn)1.喘振；2.軸向推力大等.離心式壓縮機(jī)原理一般離心式壓縮機(jī)所要設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)包括：(1)氣量或出口壓力控制系統(tǒng)，即負(fù)荷控制系統(tǒng)?？刂祁愃齐x心泵排量和出口壓力控制方案。(2)防喘振控制系統(tǒng)(3)壓縮機(jī)組的油路控制系統(tǒng)(4)壓縮機(jī)主軸的軸向推力、軸向位移及震動(dòng)的指示與連鎖保護(hù)系統(tǒng)離心式壓縮機(jī)原理離心式壓縮機(jī)的特性P2/P1為壓縮機(jī)出口壓力與進(jìn)口壓力（均為絕壓）之比，或稱壓縮比；n

為壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速；Q

為壓縮機(jī)出口流量。其氣量或出口壓力的控制系統(tǒng)與離心泵相近，可用直接節(jié)流法、旁路回流法與變頻調(diào)速等。離心式壓縮機(jī)的特性曲線是指：出口絕壓P2與入口絕壓P1之比（或稱壓縮比）和入口體積流量的關(guān)系曲線。離心式壓縮機(jī)的特性吸入流量（擴(kuò)充量）為，壓縮比為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n

，關(guān)系如圖（呈駝峰型）。有一最高點(diǎn)：B

當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，離心式壓縮機(jī)原理ˉQ-ˉQˉABDC離心式壓縮機(jī)的喘振

當(dāng)↓時(shí),→→<時(shí)→↓>時(shí)，→０轉(zhuǎn)子內(nèi)部充入大量氣體，又重新排出對(duì)應(yīng)點(diǎn)為但吸入量仍不足，↓工作點(diǎn)迅速變化，壓縮機(jī)發(fā)生激烈抖動(dòng)，現(xiàn)象叫喘振。喘振現(xiàn)象發(fā)生的主要原因：吸入量不足，即：離心式壓縮機(jī)原理ABDC離心式壓縮機(jī)原理喘振極限曲線和喘振控制線（安全工作線）不同的n對(duì)應(yīng)不同的B最高點(diǎn)，如圖：把B線連接起來(lái)，得喘振線，喘振線的左側(cè)為不允許進(jìn)入的喘振區(qū)。為了防止喘振的發(fā)生，在各n個(gè)，可在其右側(cè)畫出另一線，取1.05～1.10，作為安全工作線，稱控制線?？刂撇贿^(guò)此線的左側(cè)即可防止喘振。

B1B3B2離心式壓縮機(jī)原理引起喘振的原因⒈負(fù)荷減小到一定程度——最常見(jiàn)原因⒉被壓縮氣體的吸入狀態(tài)

⑴吸入氣體的分子量變化分子量增大，壓縮機(jī)進(jìn)入喘振區(qū)。

⑵吸入氣體溫度的變化當(dāng)溫度減低時(shí)，壓縮機(jī)易出現(xiàn)喘振。

⑶吸入氣體壓力的變化

當(dāng)吸入壓力降低時(shí)，所需壓縮比增大，壓縮機(jī)易進(jìn)入喘振區(qū)。

3.喘振情況與管網(wǎng)特性有關(guān)T1↑、M1↓、p1↓Q喘振線管路特性吸入狀態(tài)變化與喘振關(guān)系Q喘振線管路特性管路阻力變化與喘振關(guān)系阻力↑

離心式壓縮機(jī)防喘振控制方案防喘振控制的基本思想基本方案條件：辦法：當(dāng)當(dāng)在任何轉(zhuǎn)速條件下，通過(guò)壓縮機(jī)的實(shí)際流量都不小于喘振極限流量QB。即當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)，采取部分回流的方法，保證Q入>QB。QAQ旁固定極限流量防喘振控制測(cè)吸入流量的方案保持>,=>=0(正作用,氣關(guān))<,調(diào)節(jié)↑↑經(jīng)調(diào)節(jié),=若↑↑,>,→0，則100n1n2n3Q→喘振區(qū)1.02.03.0P2/P1QB“氣關(guān)”“正”QAQ旁會(huì)圍繞振蕩?？勺儤O限流量防喘振控制給定值隨變化的方案

對(duì)于n變化的壓縮機(jī)，應(yīng)將隨作相應(yīng)的變化，所以叫可變極限流量法規(guī)定，可以較有規(guī)律，可近似處理。

喘振極限曲線不一定光滑的,而線則是人為

①數(shù)學(xué)模型近似~②用計(jì)算裝置模擬可變極限流量防喘振控制直線型安全工作線可寫出直線方程：或由喘振約束條件

，則

FC（調(diào)節(jié)器）以為測(cè)量，

為給定值，構(gòu)成控制方案?？勺儤O限流量防喘振控制×可變極限流量防喘振控制拋物線型安全工作線可寫出拋物線方程：若用節(jié)流裝置測(cè)流量

由喘振約束條件

令作為設(shè)定值閥關(guān)閥開(kāi)h1防喘振控制系統(tǒng)實(shí)例分析該系統(tǒng)包括兩個(gè)控制回路：（1）采用調(diào)速方法控制氣壓機(jī)