離心式壓縮機(jī)培訓(xùn)資料講解

離心式壓縮機(jī)防喘振控制介紹主要內(nèi)容：一、壓縮機(jī)工作原理二、喘振的概念、原因、危害三、防喘振自控系統(tǒng)的幾種實(shí)現(xiàn)方法四、防喘振控制系統(tǒng)的功能五、現(xiàn)場(chǎng)檢修參與防喘振的儀表注意事項(xiàng)一、工作原理離心壓縮機(jī)是透平壓縮機(jī)的一種。他的工作原理與輸送液體的離心泵相似。在壓縮機(jī)主軸上裝有若干個(gè)具有葉片的輪子，稱(chēng)為葉輪，當(dāng)主動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)是，留在葉輪流道中的氣體受葉片作用，隨葉片一起旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下氣體被甩到葉輪外的擴(kuò)壓器中，因此在葉輪中形成了稀薄的地帶，入口氣體從而進(jìn)入葉輪填補(bǔ)這一地帶，由于葉輪不斷旋轉(zhuǎn)氣體就不斷進(jìn)入葉輪，這就保持了壓縮機(jī)氣體的連續(xù)流動(dòng)。氣體在離心力的作用下除增加壓力外，還以很大的速度離開(kāi)葉輪，這實(shí)際上就是把葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能傳遞給氣體轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能、速度能和一小部分的能量損失。二、喘振2.1喘振的概念喘振是離心式壓縮機(jī)本身固有的特性，而造成喘振的唯一直接原因是進(jìn)氣量減少到壓縮機(jī)的最小允許值。喘振發(fā)生的過(guò)程：當(dāng)進(jìn)氣氣量小到一定成度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)脫離，這時(shí)如果氣體流量進(jìn)一步減小，在葉輪背面形成很大的渦流區(qū)，氣流分離層擴(kuò)及整個(gè)通道，以致充滿整個(gè)葉道而把通道堵塞，氣流不能順利的通過(guò)葉道，這時(shí)流動(dòng)嚴(yán)重惡化，使壓縮機(jī)的出口壓力突然大大下降，

喘振現(xiàn)象不但和壓縮機(jī)中嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)脫離有關(guān)，還和管網(wǎng)系統(tǒng)密切有關(guān)。管網(wǎng)容量越大，則喘振振幅越大，頻率越低；管網(wǎng)容量小，則振幅小，頻率高，一般為0.5~20Hz。2.2喘振的現(xiàn)象和判斷機(jī)組喘振是，壓縮機(jī)和其后的管道系統(tǒng)之間產(chǎn)生一種低頻高振幅的壓力脈動(dòng)，整個(gè)機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，發(fā)出嚴(yán)重的噪音，調(diào)節(jié)系統(tǒng)也發(fā)生大幅度的波動(dòng)，一般根據(jù)下列方法判斷是否進(jìn)入喘振工況。2.2.1聽(tīng)測(cè)壓縮機(jī)出氣管道氣流的噪音。離心式壓縮機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其噪音較低且是連續(xù)性的，而接近喘振時(shí)由于整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生氣流周期性的振蕩，因而在出氣管道中，氣流產(chǎn)生的的噪音也時(shí)高時(shí)低，產(chǎn)生周期性的變化，噪音立即大大加劇，甚至出現(xiàn)爆音，當(dāng)然有時(shí)喘振輕或其他噪音大，這種喘振噪音也可能聽(tīng)不到。2.2.2觀測(cè)壓縮機(jī)出口壓力和入口（出口）流量的變化。離心式壓縮機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其出口壓力和進(jìn)口（出口）流量變化是不大的，有規(guī)律的，當(dāng)接近或進(jìn)入喘振工況時(shí)，二者變化都很大，發(fā)生周期性大幅度的脈動(dòng)。2.2.3觀測(cè)機(jī)體和軸承的振動(dòng)情況。當(dāng)接近或進(jìn)入喘振工況時(shí)，機(jī)體和軸承都發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，其振幅要比正常運(yùn)行時(shí)大的多。3、喘振的危害。喘振是離心式壓縮機(jī)的一種不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，發(fā)生喘振時(shí)，表現(xiàn)為整個(gè)機(jī)組管網(wǎng)系統(tǒng)的氣流周期性振蕩，不但會(huì)使壓縮機(jī)的性能顯著惡化，氣流參數(shù)（壓力、流量）產(chǎn)生大幅度脈動(dòng)，大大加劇了整個(gè)機(jī)組的振動(dòng)；喘振使壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子及定子元件經(jīng)受交變的動(dòng)應(yīng)力，級(jí)間應(yīng)力失調(diào)一起強(qiáng)烈振動(dòng)，使密封和軸承損壞，甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子與定子元件相碰，壓送的氣體外泄，引起爆炸等惡性事故，因此，在操作中一定要避免在低于喘振流量下運(yùn)轉(zhuǎn)4、喘振的基本原因?qū)嶋H運(yùn)行中引起喘振的原因很多，但基本原因不外于以下2種：4.1壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行流量小于喘振流量。造成這種原因的因素很多，如：生產(chǎn)減量很多，吸入氣源不足，入口過(guò)濾器堵塞，管道阻力大，葉輪通道或氣流通道堵塞。4.2壓縮機(jī)出口壓力小于管網(wǎng)壓力。造成這種原因的因素很多：如：管網(wǎng)阻力增大，進(jìn)氣壓力過(guò)低，進(jìn)氣溫度或氣體分子量變化太大，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速變化等，壓縮機(jī)出口壓力小于管網(wǎng)壓力，就會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)行工作點(diǎn)，向小流量區(qū)移動(dòng)，從而進(jìn)入喘振區(qū)，這與前面提到的造成喘振的唯一直接原因是進(jìn)氣量減少到壓縮機(jī)的最小允許值并不矛盾。5、喘振曲線與防喘振曲線由于對(duì)于每一轉(zhuǎn)速，壓縮機(jī)都對(duì)應(yīng)有一喘振流量，小于喘振流量壓縮機(jī)即發(fā)生喘振，我們將個(gè)轉(zhuǎn)速下所有的喘振點(diǎn)連接起來(lái)，即可得到一條曲線，這條曲線叫喘振曲線。防喘振位于喘振線的右邊5%~10%，在某一轉(zhuǎn)速下，壓縮機(jī)的實(shí)際流量與該轉(zhuǎn)速下的喘振流量之比叫做防喘振裕度，裕度太大，則功率消耗增加，經(jīng)濟(jì)性差，太小時(shí)則離喘振線太近，安全性差，一般防喘振裕度控制在110%~125%之間。下圖是離心壓縮機(jī)性能曲線與防喘振控制原理圖6、防喘振控制目標(biāo)

壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的基本目的是：防止喘振損傷壓縮機(jī)，減少干擾引起的能量損失，提高系統(tǒng)生產(chǎn)率。

保持工藝設(shè)定的受限變量在安全或可接受的范圍內(nèi)。

為達(dá)到上述目的，防喘振控制系統(tǒng)控制循環(huán)閥或放空閥的開(kāi)關(guān)位置，以維持體積流量高于最小安全流量值。三、防喘振自控系統(tǒng)的可行性分析

為使壓縮機(jī)安全有效和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在低負(fù)荷下操作時(shí)，其氣量應(yīng)始終保持在喘振區(qū)右邊并留有一定的安全裕量，一般控制線位于超過(guò)喘振極限流量的5％—10％之處。只要保證壓縮機(jī)吸人流量大于臨界吸入量Qp，系統(tǒng)就會(huì)工作在穩(wěn)定區(qū)，不會(huì)發(fā)生喘振。即在生產(chǎn)降負(fù)荷時(shí)，須將部分出口氣體，經(jīng)出口旁路閥返回到入口或?qū)⒉糠殖隹跉夥趴眨ＷC系統(tǒng)工作在穩(wěn)定區(qū)。

四、防喘振自控系統(tǒng)的幾種實(shí)現(xiàn)方法

目前常采用兩類(lèi)防喘振方法，即固定極限流量（或稱(chēng)最小流量）法與可變極限流量法

1．固定極限流量法

固定極限流量的防喘振控制系統(tǒng)，就是使壓縮機(jī)的流量始終保持大于某一定值流量，如圖1中的Qp，從而避免進(jìn)入喘振區(qū)運(yùn)行。此法優(yōu)點(diǎn)是控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，使用儀表較少。缺點(diǎn)是當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低，處在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，防喘振控制系統(tǒng)投用過(guò)早，回流量較大，能耗較大。固定極限流量防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，實(shí)施比較簡(jiǎn)單，尤其對(duì)與經(jīng)常處于高負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行的機(jī)組來(lái)說(shuō)，這種調(diào)節(jié)方式是適用的。但是在機(jī)組負(fù)荷變化比較大的情況，從節(jié)能的角度來(lái)看，當(dāng)機(jī)組在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，往往有很大一部分氣體被回流和放空，一部分能量得不到利用而造成浪費(fèi)，這種情況下，該調(diào)節(jié)方式不太適用，下圖是固定極限流量防喘振調(diào)節(jié)原理圖。FY是開(kāi)方器，壓縮機(jī)入口流量Q入經(jīng)孔板FE，差壓變送器FT及開(kāi)方器FY后，輸出一個(gè)與入口流量成一定比例的信號(hào)作為調(diào)節(jié)器FC的輸入信號(hào)，F(xiàn)C的給定值為Q’MAX.。正常操作時(shí)，Q入大于Q’MAX，調(diào)節(jié)器存在正偏差，使FCV關(guān)閉，當(dāng)壓縮機(jī)負(fù)荷降低而使Q入小于Q’MAX時(shí)，調(diào)節(jié)閥打開(kāi)，使部分氣體回流或放空，以維持打氣量等于Q’MAX。這樣就保證了壓縮機(jī)不會(huì)在低于極限流量下運(yùn)行，也就防止了喘振的發(fā)生。

2．可變極限流量法

若機(jī)組的負(fù)荷變化較大，有可能通過(guò)調(diào)速來(lái)改變的場(chǎng)合，一般采用可變極限流量防喘振調(diào)節(jié)。因?yàn)椴煌D(zhuǎn)速工況下，極限喘振流量是一個(gè)變數(shù)，它隨轉(zhuǎn)速的下降而變小，所以最合理的防喘振控制方法，應(yīng)是留有適當(dāng)?shù)陌踩Ａ?，使防喘振調(diào)節(jié)器沿著喘振極限流量曲線右側(cè)的一條安全控制線工作，這便是可變極限流量法。

這樣以來(lái)在任何轉(zhuǎn)速下都會(huì)有一個(gè)不同的流量來(lái)控制壓縮機(jī)，也就克服了固定極限流量防喘振調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)。從上圖中我們可以看出離心壓縮機(jī)的喘振極限可以近似認(rèn)為時(shí)一條拋物線其方程為:Q=a(P出/P入）±b防喘振控制系統(tǒng)的組成元件包括變送器、設(shè)定器、運(yùn)算器、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥等，變送器感受壓力、流量等參數(shù)的大小及變化，經(jīng)過(guò)運(yùn)算，把方程兩邊的計(jì)算結(jié)果輸入調(diào)節(jié)器進(jìn)行比較，最后調(diào)節(jié)閥動(dòng)作以達(dá)到防喘振的目的。五、防喘振的表現(xiàn)和引起喘振的具體原因

5.1離心式壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，典型現(xiàn)象有：

1）壓縮機(jī)制出口壓力最初先升高，繼而急劇下降，并呈周期性大幅波動(dòng)；

2）壓縮機(jī)的流量急劇下降，并大幅波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)空氣倒灌至吸氣管道；

3）拖動(dòng)壓縮機(jī)的電機(jī)的電流和功率表指示出現(xiàn)不穩(wěn)定，大幅波動(dòng)；

4）機(jī)器產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，同時(shí)發(fā)出異常的氣流噪聲。

機(jī)理性研究結(jié)果表明，喘振產(chǎn)生的內(nèi)部原因與葉道內(nèi)氣體的脫離密切相關(guān)。

5.2在壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行中，以下因素都會(huì)導(dǎo)致喘振發(fā)生：1、空分系統(tǒng)的切換故障。進(jìn)主換熱器或分子篩吸附器的閥門(mén)不能及時(shí)打開(kāi)，造成空壓機(jī)排出壓力超高，導(dǎo)致管網(wǎng)性能曲線急劇變陡，壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作點(diǎn)迅速移動(dòng)，進(jìn)入喘振區(qū)導(dǎo)致喘振；

2、壓縮機(jī)流道堵塞。由于冷卻器泄露或塵埃結(jié)垢，使得流道粗糙，并且局部截面變?。?/p>

3、

壓縮機(jī)進(jìn)氣阻力大，例如過(guò)濾器堵塞或葉輪進(jìn)口堵塞

4、蒸汽、電網(wǎng)質(zhì)量不好，蒸汽溫度低，壓力低，電網(wǎng)周波下降或電壓過(guò)低，使汽輪機(jī)、電機(jī)失速，造成壓縮機(jī)流量降至喘振區(qū)；

5、壓縮機(jī)啟動(dòng)操作升壓過(guò)程中，升壓速度快，進(jìn)口導(dǎo)葉開(kāi)度小；,

6、電磁閥故障或連鎖停機(jī)時(shí)放空閥或防喘振閥沒(méi)有及時(shí)打開(kāi)。

為了防止喘振發(fā)生，離心式壓縮機(jī)都設(shè)有防喘振的自動(dòng)放散閥，一旦出口壓力過(guò)高，壓縮機(jī)接近喘振區(qū)或發(fā)生喘振時(shí)，該閥應(yīng)自動(dòng)打開(kāi)。如沒(méi)有打開(kāi)，應(yīng)及時(shí)手動(dòng)打開(kāi)。要經(jīng)常檢查和保養(yǎng)自動(dòng)放空閥，使之靈活好使。六.防喘振控制系統(tǒng)的功能1．手動(dòng)超弛工能當(dāng)工作點(diǎn)在防喘振線左側(cè)，關(guān)閥失效，只能開(kāi)閥。2．PID控制運(yùn)算，具有抗積分飽和功能和量程超線限制，以保證系統(tǒng)動(dòng)作的靈敏性。3．防喘振的快開(kāi)慢關(guān)功能：因?yàn)閴嚎s機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，防喘振控制器立即將防喘振閥迅速打開(kāi)，而防喘振閥一打開(kāi)，入口流量低的信號(hào)就解除，防喘振閥就會(huì)立即關(guān)閉。而喘振是由裝置造成的，由于裝置容量比較大，不可能立即泄壓，因此防喘振閥關(guān)閉后，壓縮機(jī)將再次發(fā)生喘振，“快開(kāi)慢關(guān)”就是防止反復(fù)喘振的發(fā)生。4．喘振控制器有手動(dòng)、自動(dòng)2種方式。在手動(dòng)方式下，可以任意調(diào)節(jié)防喘振閥開(kāi)度而不關(guān)自動(dòng)部分的輸出情況。防喘振控制器的輸出會(huì)跟蹤手動(dòng)設(shè)定值。自動(dòng)方式下，防喘振控制器的輸出于自動(dòng)部分和手動(dòng)部分的高選生成。手動(dòng)部分的輸出只能比自動(dòng)部分開(kāi)的更大而不能關(guān)小七、現(xiàn)場(chǎng)檢修參與防喘振的儀表注意事項(xiàng)所有參與防喘振控制的一般檢修前一定要辦理聯(lián)鎖解除票。6.1流量變送器和壓力變送器的檢修，辦理聯(lián)鎖解除票，DCS把顯示只大仿真，模擬實(shí)際值，工藝人員在DCS上把防喘振閥打到強(qiáng)制手動(dòng)，防范措施都到位后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)把事情的檢修。6.2參與防喘振的溫度檢修，一期空壓機(jī)防喘振壓縮機(jī)的出口溫度都參與空壓機(jī)的防喘振控制，二期空壓機(jī)防喘振壓縮機(jī)的進(jìn)出口溫度都參與空壓機(jī)的防喘振控制，電阻斷后，溫度顯示最大，使溫度補(bǔ)償?shù)牧髁?，顯示很低，遠(yuǎn)低于壓縮機(jī)的允許最小流量，造成防喘振閥打開(kāi)，影響機(jī)組運(yùn)行，現(xiàn)在把一期空壓機(jī)參與防喘振控制的溫度加限制，電阻斷后，最大顯示80度，保證補(bǔ)償后的流量不下降太多。二期空壓機(jī)參與防喘振控制的溫度在溫變處組態(tài)斷線顯示最小，避免對(duì)流量的