AV90—2轴流压缩机防喘振控制系统的设计研究
动叶可调式轴流风机喘振机理及预防策略探究
动叶可调式轴流风机喘振机理及预防策略探究动叶可调轴流风机担负着气体循环输送的任务，轴流风机在运行过程中，由于某些原因，易造成机组的振动，严重时会造成机组的损坏，影响生产。
如何能快速准确的找到喘振故障成为大家关注的课题，本文通过介绍喘振的发生原因，对振动进行危害分析，通过有效的方法进行综合分析预防喘振的措施。
另外，喘振发生进行预警分析，更能保证机组的稳定运行。
引言轴流风机具有尺寸小、引风量大及性能调节稳定的优势，逐渐在锅炉引风领域得到广泛的应用。
在某种程度上，其运行的全压相对较低，如果设备选型的问题使得阻力增加，就会出现轴流式风机的负荷过高最终导致喘振的出现，对设备的寿命和使用情况均会造成比较严重的危害。
对轴流式风机进行喘振发生机理和预防措施研究，能够在很大程度上对动叶可调风机的选型和改造起到较大的意义。
动叶可调式轴流风机喘振机理和危害分析由于工况变化导致轴流风机入口处的空气流量减少，轴流风机会随之出现旋转脱离效应，此时，虽然叶片也在不停的旋转，但是由于流量不足，导致出口处的压力出现偏离，不能达到正常的设计要求指标。
由于轴流风机出口输送管道内气体压力变化灵敏度较低，不能及时出现变换，此时管道内压力并不能迅速下降，因此造成了轴流风机出口管道内的压力大于风机出口处压力，出现压力的逆偏差，会出现”倒灌”现象，即管道内的气体就向风机倒流，直至出口管道内压力下降至等于风机出口压力为止。
待倒灌停止后，轴流风机会正常工作，气体在叶片的作用下加压，继续向管道提供压力，管道内的压力不断回升。
等到管道内的气体压力回升到最初压力时，轴流风机的加压排气就又会受到影响，又满足倒灌发生的条件，如此周而复始，整个轴流风机系统就会出现周期性的轴向低频大振幅的气流振荡现象，即喘振现象结合图1对喘振发生的具体情况进行分析介绍。
图1是轴流风机特性曲线与通风管网性能数据图，其中A/B点是轴流风机运行曲线与管网性能曲线的交叉点，即喘振点。
轴流式压气机喘振问题的主动控制
来减小剧烈振动对工作 的影 响 ， 使压气机有较为宽广
对应每一组 出入 口处 的压 比， 都会有一个 临界流量 与 之相对应。在入 口处压力恒定 的情况下 ， 以出口处压
力为纵坐标 ， 以出口处临界流量为横坐标 ， 就可以得到
一
三角形与设计工况相近是减小不稳定流动对压气机工 作影响的基本立足点 。传统解决压气机喘振问题采用 以下方法 ： 一种是采取气动设计 的措施 ； 另一种是增设 调节机构 ， 使压气机叶 片或流 道的几何形状能够适应
收 稿 日期 ：０ ５ １ １ ２０ —１ —２
作者简介： 勇（０３ 男， 卒 １ 一） 河南通许人， ７ 郑州饮路职业技术学院课什工作窒讲师。
俎 以宏 （９４ 男 ， 南郑州人 ， １６ 一） 河 郑州铁路职业技术学 院铁道分 院机 车车辆 系讲师 。
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第 １卷 ８
第２ 期 ｅ ｕＲｉ ａ ｏａ ｏａ ＆Ｔ ｃｎ ａ ｏｅｅ ｏｒ ｌ ｆ ｈｎ ｎ ａｗ ｙ ｃｔｎｌ ｅｈｉ ｌ ｌ ｇ ｌ Ｖ ｉ ｃ Ｃｌ
Ｖ １１ Ｎ ． ０．８ ｏ２
Ｊｎ ２０ ｕ ．０６
条针对于某一机组的喘振线 ｂ 如图 １。 （ ） 为确保机组安全 ， 比临界流量大 ８ ～１％处设 在 ％ ０
置 了一条防喘振线 Ｃ 。通过控制 防喘振 阀的开度 ， 来 保证压缩机的流量 始终 大于喘振 流量， 即当压气机 正
工作状态 的变 化。机械控 制与计算机控 制的结合 ， 是
目前压气机防喘系统 的主要研究方 向。
一
向， 它囊括了众多科学技术 ， 中采用控制理论建立与 其 系统流体运动学相关的控制模型是实现主动控制的关 键之一。喘振 主动控制的期望是当系统出现喘振现象 或喘振先兆时 ， 加入控制输 入后 能立即使系统稳定在
某发动机压缩系统喘振与消喘控制的模拟分析
某发动机压缩系统喘振与消喘控制的模拟分析摘要：本文旨在对发动机压缩系统中喘振与消喘控制进行模拟分析。
通过系统参数的研究和分析，分析了系统的工作原理，以及如何调节压缩机的喘振和消喘情况的方法。
结果表明，压缩机喘振可以通过系统参数的正确调整来得到最佳控制效果，而能带来更安静、更高效和更可靠的工作状态。
关键词: 发动机压缩系统；喘振；消喘控制；系统参数正文：本文采用模拟分析方法，研究发动机压缩系统中喘振与消喘控制的相关问题。
首先，介绍了发动机压缩系统的工作原理，然后介绍了系统参数对喘振的影响。
然后，通过对系统的模拟分析，来探讨如何调节压缩机的喘振情况以及如何得到最佳效果。
最后，总结讨论了该系统的工作状态，并介绍了如何保持压缩机的更安静、更高效和更可靠的工作状态。
将发动机压缩系统的喘振与消喘控制技术应用于实际工程中，可以得到许多积极的效果。
首先，通过合理的系统参数的调整，可以有效的控制压缩机的喘振情况，从而使发动机压缩系统更加高效。
其次，系统参数的控制可以减少系统的振动，从而降低发动机压缩系统的噪声。
此外，通过控制系统参数，可以减少摩擦磨损，从而提高发动机压缩系统的可靠性和使用寿命。
总之，发动机压缩系统的喘振与消喘控制技术能够有效的提升发动机压缩系统的工作效率，提高系统的可靠性和使用寿命。
为了有效的控制发动机压缩系统中的喘振情况，需要对系统中的传动机构、定位装置、润滑油质量和体积等参数进行合理的调整。
如定位装置中要求安装润滑油，其体积和质量要求必须满足，否则会影响喘振情况。
此外，还要注意传动机构的安装及定位装置的连接要求，以保证压缩机的平稳工作。
最后，应该定期检查系统参数，确保其处于最佳状态，以达到最佳的喘振消喘控制效果。
同时，需要根据压缩机的参数和使用的工况来选择合适的控制策略，以保证发动机压缩系统的正常工作。
例如，在高转速应用中，应使用高频控制策略，以便尽可能减少压缩机振动，而在低转速应用中，应采用低频控制策略，以降低压缩机振动。
高炉轴流风机防喘振控制系统优化及实验
高炉轴流风机防喘振控制系统优化及实验摘要：针对萍钢4#高炉鼓风机存在的问题，阐明了防喘振控制优化的方案，包括工况点沿防喘线精确控制，入口温度对喉部差压、出口压力的补偿，提出了控制优化的具体实施方法，优化达到了预期目标。
【关键词】轴流风机防喘振优化实施一、前言高炉鼓风机是高炉炼铁生产的关键动力设备，为确保鼓风机的安全稳定运行，在其控制系统中必须配备防喘振自动控制，并应兼顾高炉生产、机组安全、节能降耗等各方因素，高炉作为鼓风机供风的负载，炉内状况瞬息万变，鼓风阻力发生扰动，控制系统将使防喘振阀动作，就会在高炉意外崩料和风机喘振之间处于两难的境地，本文以萍乡钢铁公司4#高炉鼓风机的防喘振控制优化为例，阐述控制系统在防喘振调节过程中如何保证送风压力的稳定性，在安全运行前提下充分发挥风机能力，进而为高炉稳产、高产奠定基础。
二、存在的问题萍乡钢铁公司4#高炉采用AV45-13全静叶可调式轴流风机，由于防喘振控制侧重于保护鼓风机，加之防喘振控制品质不高，2010年投产以来，防喘振控制系统运行状况不甚理想，主要表现在以下几方面：1）防喘阀开度基本在10%左右，轴流风机经常处于放风状态，造成大量无谓能量损失，放风噪声污染严重。
2）防喘振的控制品质有待提高：一旦高炉路况不顺，鼓风阻力增大使风机工况点进入调节区时，通常是采用人工紧急干预打开防喘阀使工况点回到稳定工作区，保守的安全意识使工况点总是远离防喘振线。
3）不同入口温度对风机喘振性能有较大影响，采用固定的喘振性能曲线不能真实地反映风机喘振性能，一方面可能影响风机的安全、稳定运行，另一方面可能制约风机供风能力的充分发挥。
三、防喘振控制优化方案1．防喘振控制优化的先决条件为了实现防喘振控制的优化，必须借助于性能优良的PLC系统。
PLC的高速运算性能可使用户程序的扫描周期在10毫秒级，为有效克服鼓风阻力瞬变扰动成为可能；PLC丰富的运算和编程功能可以实现各种先进控制算法，达到预期的控制效果；PLC的高可靠性，实现风机控制系统的安全运行进而确保风机的安全可靠运行。
轴流式压缩机喘振原因分析及预防措施
介质 ：空气
设计 点 流 量 ：５ ３ Ｎｍ３ｍ ｎ ６３ ／ ｉ 设计 点相 对 湿 度 ：６ ％ ７
振线
设计 点进气压力 ：０１０ ８ ａ ， ５ ＭＰ ０
设 计 点 排 气 压 力 ：０５ ｐ ．６ 转 速：ｌ 垂 直 １５ ｍ 水 ｌ ｋ ６０ｒ ｐ
定 。Ｑ 一 ∑△ Ｐ 及 ＱＢ ∑△ Ｐ 是 系 Ｐ２ Ａ Ａ 一 Ｂ
统 阻 力 特 性 曲线 ，由 系 统 运 行 工 况 所
决定 ．Ｑ 、ＱＢ Ａ Ｂ Ａ．Ｂ工作 Ａ 、Ｐ 、Ｐ 是 点下 ，风机风量及风压 。
在 风 机 静 叶 一 定 开 度 下 ， 系 统 阀
们一定状态下 ． 风机 工作点Ａ， 决定Ｑ Ａ 及 Ｐ 风量及风压 ；当高炉运行状态突 Ａ 变， 系统阻力增加 ， 工作点 由Ａ变至 Ｂ 点运行 ， 当风机 静叶没有变化 （ 即风机 特性曲线没有变化 ）ＱＡ 至 ＱＢ ＱＢ 移 且
防线 ” ．称 为 防 喘 振 各 种 类 型 的 控 制 方 案 ，下 面 概 要 介 由于从 喘振形 成过程 可 以看 出 ， 振线之前设一道 ” 线 ，或 放 空 线 。 两线 之 间 留 ５ １ ％ 的 绍 几 种 ： －０ 在一定 的排气压力 下 ，防止压缩机 流 量 过 小 ． 能 避 免 喘 振 。 而 ， 艺 管 安 全 裕 量 。 就 然 工 ２应测出实际运行工况点 ， ． 并判断 网 的 阻 力 线 是 一 定 的 ，所 以 在 工 厂 实 际应 用 中经 常采 用 机 后 放 空 法 ” 增 所处的位置 如果在放空 阀 来 关 闭 ．在 放 空 线 以上 ， 打 开 。 应 大压缩机 流量 。 它的基本原理可 由图２
幅度的上下波动 。 这 种 低 频 、振 幅 大 气 流 脉 动 一 经
轴流压缩机防喘振控制系统
图 1 为防喘振控制流程图，压缩机所允许的 最小流量是一焓差的函数，计算公式如下：
Δh
=
KRT［1 （ K-1
P2 ）K P1
K
1
-
1］
（1）
ﾍ V = K
ΔP1 T1 P1
（2）
控制偏差 xd1 = （f Δh）- Δp，（f Δh）为根据实 际运行点的 Δh 计算出的所允 许 的 最 小 喉 部 差
6 工程应用实例与解决措施
6.1 主风入口热电偶量程范围设计错误引起防 喘振控制器动作
1999 年 12 月 20 日，由于气温骤冷降到零下 3℃以下，1 # 主风机放空阀突然快速打开，装置切 断 进 料，备 用 主 风 机 开 启 后 也 出 现 了 类 似 问 题。 事故发生后，根据现象从风机入口温度及入口喉 部差压两个参数着手查找原因，利用信号发生器 发送不同的数据，最终发现当风机入口温度超出 控制系统设定的 0 ～ 100℃ 量程范围后，放空阀突 然快速打开。控制偏差 xd1与风机入口温度有关， 若入口温度超出了控制系统设定的温度量程，xd1 将变化，表现在运行点有一个大幅度的快速波动， 由性能曲线知放空阀将快速打开。经分析，问题 可能是风机入口温度设定值，设计院根据以往设 计经验，把风机入口温度量程设定为 0 ～ 100℃。 问题找到后，把入口温度热电偶量程修改至 - 10 ～ 90℃，此后再没有发生过类似事故。 6.2 放空阀阀位反馈信号波动引起防喘振控制
关键词： 防喘振；控制系统；方法
中图分类号： TH432.1
文献标识码： A
Analysis about Blower’s TURBOLOG Anti-surge Control System
防喘振控制方案研究
防喘振控制方案研究一、程序移植的历史背景及现实意义大庆炼化公司180万吨／年ARGG装置三机组（轴流风机、烟机、主电机）控制系统是TRICONEX公司的TS3000控制系统，如图1，自1998年投运以来运行平稳，但自2002年控制系统频繁出现烧卡的现象（参见附表），已更换各类卡件18块，严重地威胁装置的安全生产。
对此，炼化公司领导非常重视，曾多次组织召开专业技术分析会，组织仪表及电气等技术人员对整个系统详细检查，同时联系了北京设计院、陕鼓、美国TRICONEX公司、ELLIOTT公司，及施工单位中油一公司，于2000年6月召开三天专业分析会，分析故障原因。
各单位一致认为对接地系统及电源系统要进行检查、测试和整改。
并于2002年装置停工检修期间进行了彻底整改，耗资约30余万元。
为保证生产，公司成立技术攻关组，利用富士智能调节器及西门子S7－200PLC创建一套应急系统，保证在彻底整改前事故情况下紧急启动备机系统。
借此机会，仪表专业对防喘振的源程序进行了认真的解读，发现在TPS系统中完全可以实现该功能，与源程序相比，技术上更可靠，功能上更丰富，控制精度更高。
在此，笔者对自动化专业应用程序的转化和移植的思路及方案做以详尽的阐述，旨在促进专业技术的交流与应用。
1、防喘振控制方案分析就目前国内外炼化企业来看，防喘振控制通常用两种方法：一是早期专用的防喘振控制器，如WORDWARD公司的505C控制器、ELLIOT公司的ASCC控制器等；二是目前常用的PLC专用软件包。
如GE公司的9070系列PLC（用LogicMaster或Field Control编的软件包）、TRICONEX公司的TS3000（用MSW311或TS1131软件包）等。
但每个厂家出于对知识产权的保护，均不会公开其防喘振控制的算法。
专用的控制器只给用户提供接口参数，专用的软件包是用高级语言编写的软件包（如Ｃ语言）。
用户无法打开，只能在程序中调用。
多级轴流式压气机防喘系统模拟排故方案设计
多级轴流式压气机防喘系统模拟排故方案设计摘要：喘振是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而引发的一种发动机工作不正常的一种状态。
喘振是发动机的致命故障，严重时可能导致发动机空中停车甚至发动机致命损坏。
本文以V2500航空发动机为研究对象，对其多种防喘系统中的一种措施——可调静子叶片（VSV）防喘系统进行了研究，归纳和整理出了VSV系统常发生的故障现象以及发生故障的零部件等，通过参考维修手册和工卡，设计出VSV系统排故方案。
关键词：航空发动机；喘振；VSV；模拟排故1 多级轴流式压气机喘振简介航空发动机是飞机的核心，而发动机的喘振问题一直制约着涡轮发动机的发展，影响发动机的性能，严重时会损坏发动机，属于发动机故障中最具破坏力的故障，对民用客机安全以及整个航空事业的发展造成巨大威胁。
飞机发动机的喘振具体是指压气机的喘振。
压气机是用来提高进入发动机内的空气压力，给发动机工作时提供所需的压缩空气，同时可为座舱增压、涡轮散热和其他发动机的起动提供压缩空气。
航空燃气涡轮发动机中，一般采用三种基本类型的压气机：轴流式、离心式和混合式。
压气机喘振是指非正常工况下气流沿压气机轴线方向发生的低频率（通常有几赫或十几赫）、高振幅（强烈的压强和流量波动）的气流振荡现象。
喘振时的现象是：发动机的声音由尖哨转变为低沉；发动机的振动变强；压气机出口总压和流量大幅度波动；转速不稳定，推力骤然下降并且伴有较强的波动；引擎排出气体温度上升，导致超过温度界限；超出界限程度较大时会发生放炮，气流出现流动不畅而造成发动机停车。
所以，针对喘振现象必须立刻执行修复程序，使压气机脱离喘振状态。
2 航空发动机几种常规防喘措施介绍压气机喘振会使压气机叶片断裂，引起发动机熄火停车，严重威胁发动机的安全工作。
因此在使用中应避免喘振现象的发生。
主要的防喘措施有以下三种。
1.1 从多级轴流压气机的某一级或数个中间截面放气当压气机转速低于一定数值时将放气门打开，其目的是为了增加前几级压气机的空气流量，避免前几级因攻角过大而产生气流分离。
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摘
要 ： Ｎ ６风 洞 Ａ ９ ２轴流压缩机 防喘振控 制 系统进行 了分 析研 究。讨论 了系统 结构、 对 Ｆ一 Ｖ ０— 系统
软硬件 平 台和程序控制 流程 ， 以软硬件 为 基础 实现对 安全参 数进行 测量 ， 立 以西 门子 ＳＭＡ Ｉ ７ 并 建 Ｉ ＴＣ ｓ ４ ０Ｐ Ｃ为底层 控制平 台和 以 Ｌ ｂ ｉｄｗ ／ Ｖ 为顶层 开发环 境 的风洞 防喘振控 制 系统。 实践 表明 ： ０ Ｌ ａｗ ｎｏ ｓＣ Ｉ 该 系统能够满足风洞运行要 求 ， 为风 洞的正常安全运转 奠定 了基础。
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ａ ｔ—ｕ ｇ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｆＡＶ ０—２ ａ ｉｌｃ ｍｐ ｅ ｓ ｒ ｉ ｈ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｎ ｉ ｒ ｅ ｃ ｎ ｒｌ ｓ ｓｅ ｏ ９ ｓ ｘ ａ ｏ ｒ ｓｏ ｎ ｔ ｅ ＮＦ一６ ｗ ｎ ｕ ｎ ｌｉ ｒ ａ ｉｅ ｙ ｉ ｄ ｔ ｎ ｅ ｓ ｅ ｌ ｄ ｂ ｚ Ｓ ＥＭＥ Ｉ Ｉ ＮＳ Ｓ ＭＡＴ Ｃ ￥ ４ ０ ＰＬ ｓ ｂ ｔ ｍ ｏ ｔ ｌｐ ａｆ ｒ ａ ｄ Ｃ ｓ ｔｐ ｆ ｏ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｅ ｖ ｒｎ ｎ ． Ｉ Ｉ ７ ０ Ｃ ａ ｏｔ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌｔ ｍ ｎ ＶＩ ａ ｏ ｏ ｒｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｏ ｏ ｌ ｏ
态下 进行 吹 风实 验 。
验段 和 三元实 验 段 。二元 实验 段 主要 用 于翼 型静 态 实验 和 动态 实验 ， 元 实 验 段 可 用 于 全 机 模 型 实 验 三 和半 模 实 验 。 风 洞 的 动 力 源 由 陕 鼓 集 团 生 产 的 Ａ ９ ２轴流压 缩 机 提供 ， 气 流 在 风 洞 内连 续 流 Ｖ ０— 使
关键 词 ： 防喘 振 ； 制 系 统 ； Ｖ ； 洞 控 Ｃ Ｉ风
中图分类号 ：２ １７ ；Ｈ ５ ｖ １、 ２ Ｔ ４
文献标识码 ： Ａ
Ｄｅｉ ｎ ａ ｄ Ｒｅｅ ｒ ｈ ｏ ｔ－ｕ ｇ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ｏ ｓｇ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ Ａｎ ｉｓ ｒ ｅ Ｃｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｆＡｖ９ ０—２ Ａｘａ ｍ ｐ ｅｓ ｒ ｉｌＣｏ ｒ ｓｏ
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１ 引言
Ｎ Ｆ一６风 洞 目前 是 我 国第一 座 增压 连续 式 跨 声
速翼 型 回流 风洞 ， 有两 个可 更换 的实验段 ： 具 二元 实
和整个 风 洞 的安 全运 行 ， 须研 制可 靠 的防 喘 振 控 必 制系 统 ， 障风洞 始终 都处 于一 个 可控 的 、 全 的状 保 安
动 。风 洞是 一种 特 殊 的 管 网 ， 缩 机 在 运 行 中易 处 压
２ Ｎ 一 风 洞介绍 Ｆ ６
两 台 ２０ ｋ 直 流 电机 串联 后通 过 增速 器 和 长 ５０ Ｗ 轴拖 动轴 流压 缩机 旋转 ， 而 带动 风洞气 流 流动 ， 从 为 模 型实 验 提供 一个 可靠 的 流场 。二 元实 验段 尺寸 为 ０８ × 。 ｍ ×３ 高 ×宽 ×长 ） 三 元 实 验 段 尺 寸 。 ｍ ０４ ｍ（ ，
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２０ 年第 ３ 总２９ ０８ 期（ ０ 期）
文章 编 号 ：０６２ ７ （０ ８ ０ －０ １ ３ １０ —９ １ ２０ ）３０ １ － ０
压 缩 机技 术
Ａ９ Ｖ ０—２轴 流压 缩 机 防 喘 振 控制 系统的设计研究
郝 礼 书 ． 志 德 乔 （ 西北工业 大学翼 型 、 叶栅空气动力学 国家重点实验室 ， 陕西 西安 ７ ０ ７ ） １ ０ ２