离心式压缩机防喘振控制
离心式压缩机防喘振控制的探讨
The research of anti-surge control for
centrifugal compressor
杨宝星
中国石油辽阳石化分公司芳烃厂仪表车间
摘要：对离心式压缩机喘振产生的原因进行了分析，总结了防止离心压缩机喘振的控制方法。重点阐述了本厂压缩机防喘振的控制方法及实际操作中应该注意的问题。
关键词：离心式压缩机；喘振；防喘振控制
Abstract: This paper analyzes the reasons that surge occurs on centrifugal compressor and summarizes the control method of anti-surge control from centrifugal compressor. It especially illustrates the control method of anti-surge control from our plant’s compressor and discusses the problems in real operation. Keywords: Centrifugal compressor; surge; anti-surge control
1、引言
离心式压缩机具有体积小、流量大、重量轻、运行效率高、易损件少、输送气体无油气污染、供气均匀、运转平稳、经济性好等一系列优点。因此，离心式压缩机在石油化工生产中得到了广泛的应用，但是它在一些特定工况下会发生喘振使压缩机不能正常工作，稍有失误就会造成严重的事故。因此，压缩机不允许在喘振状态下运行只能采取相应的防喘振控制。
1.1 离心式压缩机喘振产生的原因
离心式压缩机在运行过程中，负荷下降到一定数值时，气体的排送会出现强烈的振荡，机身亦随之发生剧烈振动，这些现象被称为喘振。其产生的原因是压缩机工作流量小于最小流量时，气流在离心式压缩机叶片进口处与叶片发生冲击，使叶片一侧气流边界层严重分离，出现漩涡区，从而形成旋转脱离或旋转失速。
1.2 防喘振控制原理
图1-1循环流量法防喘振示意图
为使压缩机不出现喘振，需要确保任何转速下，通过压缩机的实际流量都不小于喘振极限线所对应的最小流量。其原理如图1-1所示。
1.3 喘振的极限线方程及安全操作线
将在不同转速下的压缩机特性曲线最高点连接起来所得的一条曲线，称为压缩机喘振的极限线。
图1-2 喘振极限线及安全操作线
对于喘振极限线，可以通过理论推导获得数学表达式。在工程中，为了安全，在喘振极限线右边，建立一条“安全操作线”作为压缩机允许工作的界限。这条安全操作线可用一个抛物线方程近似，其经验公式为：
a T Q K Ps Pd +=1
2
1 (1) 式中，1Q 为吸入口气体的体积流量；1T 为吸入口气体的绝对温度；Ps ，Pd 分别为吸入口、排出口的绝对压力；K ，a 均为常数，一般由压缩机厂家给出，a
可为0,、大于0和小于0。
由于式（1）中的1Q 、Ps ，1T 有一定的关系，所以我们推导出一个更为实用的公式。具体推导过程如下：
假如在压缩机入口处用差压变送器测量流量1Q ，测得的差压为1p ，由标准节流装置流量 111ρεp Q ?= (2)
式中，?为常数；ε为气体压缩系数；1ρ为入口处气体的密度。根据气体方程
11zRT M p s =
ρ (3) 式中，z 为气体压缩修正系数；R 为气体常数；M 为气体分子量。
将式(3)代入式(2)并化简后，得 s
p p C T Q 112
1= (4) zR M C 2
2ε?= (5) 将式(4)代入式(1)得 (6) 式中， KC m 1=。
由式(6)可得 ma p p m p p s d s -???
? ??=1 (7) 或者 ()s d ap p m p -=1 (8) 式(7)和式(8)就是用差压计测量入口处气体流量时喘振安全操作线的表达式。
2、防喘振控制方案
（1）固定极限流量法
a p p m p p s s d +=11
图2-1 喘振极限值
采用部分循环法，始终使压缩机流量保持大于某一定值，从而避免进入喘振区，这种方法叫做固定极限流量防喘振控制。图2-1s Q 即为固定极限流量值。显然，无论压缩机运行在哪一档转速上，只要满足S Q Q ,压缩机就不会出现喘振。用固定极限流量法设计的控制方案简单，图2-2中FIC,即以s Q 为设定值的防喘振控制器。s Q 的取值应以现场压缩机能达到的最高转速所对应的喘振极限流量为好。机组正常运行时，控制器的测量值PV 恒大于设定值SP,而旁路控制阀是气关阀，因此控制器是正作用控制器和PI 特性，控制器输出达最大时使阀关闭。当机组PV 图2-2 固定极限流量法防喘振控制系统 这种固定极限流量法不足之处在于当压缩机低速运行时，压缩机的能耗过大，这对压缩机负荷需经常改变的生产装置就不够经济；但从另一方面讲，此法 具有控制方案简单易懂、系统可靠性高、投资少等优点。 （2）可变极限流量法 为了减少压缩机的能量消耗，在压缩机负荷有可能经常波动的场合，可以采用调节转速的办法来保证压缩机负荷满足工艺要求。因为在不同转速下，其喘振极限流量是一个变量，它随转速的下降而变小。所以最合理的防喘振控制方案应是在整个压缩机负荷变化范围内使它的工作点沿着图1-2所示的安全操作线而 变化，即只要保证a T Q K Ps Pd +≤1 2 1或者()s d ap p m p -≥1，就可以防止压缩机喘振。根据这一思路设计的防喘振控制系统，就称为可变极限流量法防喘振控制系统，它的原理如图2-3所示： 图2-3可变极限流量法防喘振控制系统 图2-3的防喘振控制系统是按式(8)构成的，防喘振控制器FIC 的测量值是1p pv =，设定值()s d ap p m sp -=。当测量值大于设定值时，旁路控制阀始终关闭。而当测量值小于设定值时，则控制器去开启控制阀到一定位置，故能防止喘振的发生，进而确保压缩机安全运行。 在设计防喘振控制系统时，还需注意以下几点： I 旁路控制阀在正常运行过程中，测量值始终大于设定值，因此必须考虑防喘振控制器的防积分饱和问题。否则就会造成防喘振控制器动作不及时而引起事故的发生。 II 在实际工业设备上，有时不能在压缩机入口处测量流量，而必须改为在出口处，但是压缩机制造厂所给的特性曲线往往是规定测量入口流量的，这时就需要将喘振安全操作线方程进行改写。可以从入口、出口质量流量相等这一等式出发，写出1p 与出口流量的差压值2p 之间的关系式，然后把安全操作线方程中的1p 替换掉，再以此方程进行防喘振控制系统的设计。 III 喘振安全操作线方程式中的压缩机出、入口压力d p ，s p 均指绝对压力。因此，若现场所用压力变送器不是绝压变送器，则必须考虑相对压力与绝对压力的转换问题。 3、重整氢增压机K262防喘振控制实例 芳烃厂140万吨/年连续重整歧化联合装置中重整氢增压机是由美国Elliott 公司生产，ITCC 由北京康吉森自动化设备技术有限责任公司负责。重整氢增压机主要目的是对氢气进行增压，分为低压和高压二段。这两段增压都设有防喘振控制，下面就LP 段对防喘振控制进行探讨： ITCC （Integrity Turbine & Compressor Control ）通过控制回流阀的开度来使工艺过程保持稳定。它可达到4个目的。（1）防止压缩机在喘振条件下工作，避免喘振对压缩机的破坏；（2）减少过程干扰，使其尽可能忽略；（3）充分利用控制参数，提高压缩机和相关设备的效率；（4）支持过程控制和透平控制理论。 在压缩机试车期间，喘振阀必须处于全开位置，当压缩机处于运行模式下，且压力比15.1≥s d p p 时，我们可以选择两种控制模式： （1）自动控制模式：自动控制模式不允许操作员预设防喘振阀位，喘振阀由喘振控制器控制。 （2）半自动控制模式：此模式允许操作员或过程控制设定一个防喘振阀位。操作员可对此开或者关。然而基于喘振控制，喘振控制器优先于任何操作员设定的阀位。 在压缩机控制中，下位机选用Triconex 公司的Tristation 1131，下面将着重介绍防喘振控制软件包。它是由许多功能块组成的，现将其分别介绍如下: 1、流量补偿 压缩机一段入口流量需要温压补偿。补偿流量算式如下： 15.27315.273*1013 .0100*max +++=fo fob fob fo T T P P h MFLOW MFLOW （3-1） 式中， h —文丘里流量0-100%（压缩机入口流量） MFLOW -压缩机补偿质量流量 max MFLOW -最大质量流量，单位kg/hr fo P -压缩机入口压力，单位MpaG fo T -压缩机入口温度，单位℃ fob P -孔板设计压力，单位MpaG fob T -孔板设计温度，单位℃ 2、操作点的计算 在补偿质量流量可用情况下，此模块用于计算压缩机的操作点。喘振控制器的测量值（操作点）计算公式如下： 100*15.27315.2731013.0*2 max ++??????+=Tsb Ts Ps Psb MFLOW MFLOW H c （3-2） 式中，c H -喘振控制器的测量值（操作点） MFLOW -压缩机补偿质量流量 max MFLOW -最大质量流量，单位kg/hr Ps -压缩机入口压力，单位MpaG Ts -压缩机入口温度，单位℃ Psb -压缩机基准压力，单位MpaG Tsb -压缩机基准温度（数值参考数据表），单位℃ 3、压力比 压力比计算方法： 1013 .01013.0++=Ps Pd PRAT （3-3） PRAT -压缩机出入口压力比 Ps -压缩机入口压力,单位MpaG Pd -压缩机出口压力,单位MpaG 4、实际操作裕度 实际操作裕度是指操作点与喘振点之间的距离。 图3-2 实际操作裕度 实际操作裕度在TS1131里实现方法为当前操作点与喘振点做差，方法如下： 图3-3 实际操作裕度在TS1131里的实现 5、重标定功能块 喘振发生后此块用来重新计算安全裕度。我们定义：若是裕度降低到-1%以下，则认为喘振发生。重标定功能块有效需具备一定条件:喘振控制器使能或喘振控制器工作在自动或非手动模式下。喘振发生后此功能块就在原有安全裕度的 前提下累加一个增量作为新的安全裕度。 6、总安全裕度 此功能块用于计算操作安全裕度。操作设定裕度可以是一个常数和比例项的组合。图3-4对这两种不同类型的增益进行了阐述。通常情况下，一个常数增益就足够了。然而有些压缩机工作在介于喘振和阻塞流的狭窄范围内。要么低速运转，要么导向叶片开度很小。这种情形下就需要一个稍小的常数增益和一比例增益。操作安全裕度的计算公式如下： 100_ * _ _ MAR PROP rSULIN MAR CONST OP rSAFETY+ = (3-4) 式中，CONST_MAR-常量安全裕度 PROP_MAR- 比例安全裕度（%） rSULIN-喘振点 图3-4 控制线的绘制方法 总安全裕度是操作裕度和重标定裕度之和，它的实现方法如下： 图3-5 总安全裕度的实现 7、喘振控制器设定点功能块 此功能块用于计算并绘制喘振控制器设定点曲线（set point Hover line）。Set point Hover强制喘振PID的SP跟踪压缩机的操作裕度。当操作点远离喘振控制线时Set point Hover也随之跟踪。 图3-6 Hover line 8、喘振PID 模块 此功能块为喘振PID控制器。控制器的给定值SP从Setpoint Hover 功能块获得，测量值PV为实际操作裕度，控制器为反作用控制器，即当流量突然降低得较快时，这时工作点往回运动地快，HOVER点跟踪不上，由于反作用，就会开喘振阀。控制算法为经典PID控制。微分时间 为零，只有比例和积分作用。 9、喘振超驰 超驰控制能够在喘振控制器起作用前达到保护压缩机的目的。 TS3000中有一个纯比例作用功能块，它不依赖于喘振控制器的PI作用，能够独立地对喘振阀进行控制。如工艺扰动特别大或其它原因，造成机组突然喘振，喘振控制器来不及响应，这时该模块提供一个比例项输出值迅速打开喘振阀。当操作点达到喘振线时，它控制喘振阀打开。超驰控制能够克服喘振PID控制器控制作用滞后的缺点，能及时控制喘振阀 开启，进而达到保护压缩机的目的。 10、防喘振阀选择模块 此功能块选择最终输出信号控制喘振阀。在喘振控制器控制喘振阀时有三种操作模式：自动、手动和半自动。作用于喘振阀的信号是通过高选器选择的。自动模式下，喘振阀接受到的信号是喘振PID输出、喘振超驰输出和过程超驰输出的最大值。半自动模式下，输出信号是喘振PID输出、喘振超驰输出、过程超驰输出和手动给定信号的最大值。手动模式下喘振阀的输出信号是HMI（人机界面）上的手动阀位输出。 K262一段防喘振控制就是由以上模块构成的，它通过控制入口回流量避免喘振的发生。该功能由TRICON专用扩展函数模块来实现，执行速度快，应用有效的复杂控制算法防止机组喘振。当喘振发生，喘振控制器控制防喘振阀迅速开启直到喘振消失，防喘振阀慢慢关闭，实现快开慢关功能。 喘振线由五段线段组成，将每段线段端点的纵坐标出口/入口压比（Pd/Ps）和横坐标流量差压（Hc %（0-100%））输入SRG_LINE模块，SRG_LINE 模块根据输入的实际工作压比（Pd/Ps）可以计算出对应的喘振点（Hc%）位置。控制线在启机时默认安全裕度为10，工程师可在下位机Ts1131程序内设定安全裕度（初始10%，也可根据实际工况做适当调整。）一旦工作点向左越过喘振线，即判定为喘振发生。控制线会自动向右平移2%（工程师可根据实际工况做适当调整）此为控制校准线。按reset键，控制线会恢复到初始设定。当工作点向喘振区移动的速度大于跟踪点移动速度并且超越跟踪点时，防喘振阀将迅速打开，跟踪设定点迅速按相同的速率减少，直到该阀全开，并建立新的工作点。 在ITCC控制中，我们采用过程和喘振控制解耦的控制方式。在ITCC 中，压缩机入口压力控制器和喘振控制器之间存在矛盾。维持入口压力恒定，我们是通过透平转速控制来实现的。流量减少，若转速不变会引起入口压力降低，压力传感器检测到降低信号，发出信号使透平降低转速，在运行点接近喘振控制线时，降低转速对防喘不利。为解决此矛盾，我们采用了解耦控制。这种方法是尽量使喘振控制器的测量值PV大于喘振控制器的SP，进而阻止喘振控制器对喘振阀的控制。为达到此目的，就需要让入口压力控制器去开压缩机的防喘振阀。喘振阀打开，工艺气体回流到入口，出口流量减少与此同时入口流量增加。这样压力控制器便通过防喘振阀对入口压力进行控制。 4、总结 喘振是离心式压缩机的固有特性，具有较大危害。喘振现象的发生取决于管网的特性曲线和离心式压缩机的特性曲线。目前而言，压缩机防喘振控制以被动控制模式为主，防喘控制的基本方法仍采用最小流量限控制。但随着控制技术的不断发展，可以针对不同的情形采用不同的对策，加之配以先进的软件系统和可靠的硬件系统，更能有效地防止喘振的发生和提高防喘控制的品质。 参考文献 [1] 王树青等.工业过程控制工程.北京：化学工业出版社,2002. [2] 郑水成，董爱娜.离心式压缩机防喘振控制系统设计探讨[J].石油化工自动化，2004 [3] 殷卫宁，谢明.仪表联锁一体化控制单元（ITCC）在压缩机防喘振控制上的应用.上海：中国科学院上海冶金研究所,2005. [4] TriStation 1131 Turbo machinery Control Software.January,2005. 循环气压缩机防喘振控制 摘要： 本文系统介绍TRICON系统在循环气压缩机机组防喘振控制的应用及控制原理。重点介绍防喘振系统的功能模块的构建，同时简述机组运行故障时的检修方法与分析思路。 关键词定义： 喘振机理喘振线防喘振控制安全裕量盘旋设定点 1、前言： 大型离心式压缩机组由于其高效，经济，在现代企业中应用广泛，成为工艺连续运行的“心脏”。但是由于其造价相对于往复式压缩机而言要高很多，控制系统复杂，而且占用的空间大等缺点，对于工艺成熟的企业一般不设置备用机组。喘振是离心式压缩机固有的特性，每一台离心式压缩机都有它一定的喘振区，因此只能采取相应的防喘振调节方案以防止喘振的发生。本文以天利高新技术公司醇酮厂的循环气压缩机C41101（SVK1-H型）为例，详细介绍TRICON三重化控制系统如何构建机组防喘振系统，并简述防喘振仪表常见故障的处理方法。 2、离心式压缩机喘振机理： 离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线是指压缩机的出口压力与入口压力之比(或称压缩比)与进口体积流量之间的关系曲线P2/P1～Q的关系，其压缩比是指绝对压力之比，特性曲线如图所示： 图2.1 离心式压缩机喘振曲线 由图2.1可见,其特性曲线随着转速不同而上下移动，组成一组特性曲线，而且每一条特性曲线都有一个最高点。如果把各条曲线最高点联接起来得到一条表征喘振的极限曲线，如图中虚线。所以，图中还有阴影部分称为喘振(或飞动)区；在虚线的右侧为正常工作区。实线与虚线之间是临界区，压缩机可以运行，但太靠近喘振区，应尽量避免长期工作。 图2.2固定转速机下的特性曲线 图2.2是一条某一固定转速机下的特性曲线,喘振时工作点由A-B-C-D-A反复迅速的突变。 喘振是一种危险现象，发生喘振时，可发现在入口管线上的压力表指针大幅度摆动，流量指示仪表也发生大幅度的摆动.喘振现象会损坏压缩机的各部件，轴承和密封也将受到严重损害，严重时造成轴向窜动，甚至打碎叶轮，烧轴，使压缩机遭受破坏。 喘振是离心式压缩机固有的特性，每一台都有它一定的喘振区，因此只能采取相应的防喘振调节方案以防喘振的发生。 3、工艺流程简介： 醇酮装置是利用环己烷（C6H12）在铁系催化剂的催化作用下与贫氧空气（氧含量：10%）中的氧组分发生氧化反应，生成环己醇（分子式：C6H11OOH）、环己酮（分子式：C6H10O）、还己基过氧化物（可分解为环己醇、环己酮）,前两者合称醇酮。另外，由于反应温度、氧气含量的不同，会产生甲酸、二元酸等付产品。 循环气压缩机组是用于反应尾气的重复利用，与来自新鲜空气压缩机C41102的新鲜空气配制贫氧空气（氧含量：10%）。循环气机组部分的实时工艺流程如图3.1，流程说明如下： 4.5MPa中压蒸汽自管网来，经过减温减压后至4.1MPa，用于驱动汽轮机（杭汽大陆产：B0.3-4.1/1.1型）C41101/2，蒸汽凝结水直接排入地沟。汽轮机通过齿轮变速箱升速后驱动贫氧空气压缩机C41101/1，使之达到18831r/min。 经过醇酮反应器贫氧催化反应消耗掉贫氧空气中氧组分的尾气，通过洗涤工艺后主要成分为氮气（N2：95.52%），氧气(O2:3.44%)、微量CO、CO2、环己烷蒸汽等。经过贫氧空气压缩机入口气液分离器分离出凝结液体后进入压缩机升压，经出口气液分离后进入气气混合器R41103，与来自新鲜空气压缩机的新鲜空气混合调配成氧含量为不大于10%的贫氧空气，送往醇酮反应器进行贫氧催化反应。 1 概述 1.1压缩机喘振及其危害 压缩机运行中一个特殊现象就是喘振。防止喘振是压缩机运行中极其重要的问题。许多事实证明，压缩机大量事故都与喘振有关。喘振所以能造成极大的危害，是因为在喘振时气流产生强烈的往复脉冲，来回冲击压缩机转子及其他部件；气流强烈的无规律的震荡引起机组强烈振动，从而造成各种严重后果。喘振会造成转子大轴弯曲；密封损坏，造成严重的漏气，漏油；喘振的出现轻则使压缩机停机，中断生产过程造成经济损失，重则造成压缩机叶片损坏，造成人员伤害；喘振使轴向推力增大，烧坏止推轴瓦；破坏对中与安装质量，使振动加剧；强烈的振动可造成仪表失灵；严重持久的喘振可使转子与静止部分相撞，主轴和隔板断裂，甚至整个压缩机报废。 1.2喘振的工作原理及防治 压缩机在运行中，当管路系统阻力升高时，流量将随之减小，有可能降低到允许值以下。防喘振系统的任务就是在流量降到某一安全下限时，自动地将通大气的放空阀或回流到进口的旁通阀打开，增大经过空压机的流量，防止进入喘振区。取流量安全下限作为调节器的规定值。当流量测量值高于规定值时，放空阀全关：当测量值低于规定值时，调节器输出信号，将放空阀开启，使流量增加。压缩机工作效率高，在正常工况条件下运行平稳，压缩气流无脉动，对其所输送介质的压力、流量、温度变化的敏感性相对较大，容易发生喘振造成严重事故。所以应尽力防止压缩机进入喘振工况。喘振现象是完全可以得到有效控制的，如图（1）所示，根据离心压缩机在不同工况条件下的性能曲线，只要我们把压缩机的最小流量控制在工作区（控制线内），压缩机即可正常工作。喘振的标志是一最小流量点，低于这个流量即出现喘振。因此需要有一个防止压缩机发生喘振的控制系统，限制压缩机的流量不会降低到这种工况下的最低允许值。即不会使压缩机进入喘振工况区域内。 离心式压缩机喘振分析及解决措施 摘要：论述了离心式压缩机喘振机理、影响因素、危害及判断，以及本车间气压机组发生喘振时的处理措施。 关键词：离心式压缩机喘振机理影响因素危害判断措施 0 引言 离心压缩机是速度式压缩机中的一种，由于具有排气量大，效率高，结构简单，体积小，气体不受油污染以及正常工况下运转平稳、压缩气流无脉动等特点，目前已广泛应用于石油、化工、冶金、动力、制冷等行业。离心压缩机的安全可靠运行对工业生产有着非常重要的意义。然而，离心压缩机对气体的压力、流量、温度变化较敏感，易发生喘振。喘振是离心压缩机固有的一种现象，具有较大的危害性，是压缩机损坏的主要诱因之一。早在1945年于英国首先发现了离心压缩机的喘振现象并引起了人们的注意。 1 离心式压缩机的喘振机理及影响因素 1.1 离心式压缩机的喘振机理离心压缩机工作的基本原理是利用高速旋转的叶轮带动气体一起旋转而产生离心力，从而将能量传递给气体，使气体压力升高，速度增大，气体获得了压力能和动能。在叶轮后部设置有通流截面逐渐扩大的扩压元件(扩压器)，从叶轮流出的高速气体在扩压器内进行降速增压，使气体的部分动能转变为压力能。可见，离心压缩机的压缩过程主要在叶轮和扩压器内完成。当离心压缩机的操作工况发生变动，而偏离设计工况时，如果气体流量减小则进人叶轮或扩压器流道的气流方向发生变化，气流向着叶片的凸面 (工作面)冲击，在叶片的凹面(非工作面)的前缘部分，产生很大的局部扩压度，于是在叶片非工作面上出现气流边界层分离现象，形成旋涡区，并向叶轮出口处逐渐扩大。气量越小，则分离现象越严重，气流的分离区域就越大。由于叶片形状和安装位置不可能完全相同及气流流过叶片时的不均匀性，使得气流的边界层分离可能先在叶轮(或叶片扩压器)的某个叶道中出现，当流量减少到一定程度，随着叶轮的连续旋转和气流的连续性，这种边界层分离现象将扩大到整个流道，而且气流分离沿着叶轮旋转的反方向扩展，以至叶道中形成气流旋涡，从叶轮外圆折回到叶轮内圆，此现象称为旋转脱离，又称为旋转失速。发生旋转脱离时叶道中气流通不过去，级的压力突然下降，排气管内较高压力的气体便倒流回级里来。瞬间，倒流回级中的气体补充了级流量的不足，叶轮又恢复正常工作，重 新把倒流回来的气体压出去。这样又使级中流量减小，于是压力又突然下降，级后的压力气体又倒流回级中来，如此周而复始，在系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振”。 2 喘振的危害及判断 2.1 喘振的危害喘振现象对压缩机十分有害，主要表现在以下几个方面：①喘振时由于气流强烈的脉动和周期性振荡，会使供气参数(压力、流量等)大幅度地波动，破坏了工艺系统的稳定性。②会使叶片强烈振动，叶轮应力大大增加，噪声加剧。③引起动静部件的摩擦与碰撞，使压缩机的轴产生弯曲变形，严重时会产生轴向窜动，碰坏叶轮。④加剧轴承、轴颈的磨损，破坏润滑油膜的稳定性，使轴承合金 压缩机防喘振系统出现的问题及防范措施 离心式压缩机因其运行平稳、效率高、在正常运行条件下无脉动等特点，在企业中得到了广泛的应用。与往复压缩机相比，具有流量大、重量轻、运转率高、零部件薄弱、维修方便、风量控制范围广、压缩机排油量大等优点，对压力、流量、温度变化比较敏感。喘振是影响压缩机安全运行的重大隐患，持续的喘振会对压缩机造成内部损坏，造成严重的设备损坏。本文介绍了离心式压缩机防喘振措施及日常运行维护注意事项。 标签：压缩机;防喘振;问题;防范措施 当前，离心式压缩机被广泛地应用于化工、石油等行业内部，但它在流量、温度和气体压力的影响下很容易发生喘振现象。因此，接下来我们将具体分析离心式压缩机的喘振原因，并提出一些预防的策略，以保证压缩机机组的安全、稳定运行。 1 喘振现象的特征 （1）當机械零件、机身或轴承发生剧烈震动时，这表明压缩机具有更严重的喘振现象。（2）压缩机的流量和吐出压力周期性地变动，由于流量计和压力计的强振动而产生了喘振。（3）当人的耳朵能够听到周期性的空气的轰鸣时，这也是一种喘振现象。但是，人的耳朵，可能无法区分噪音多的环境和喘振现象。若有预测，可通过设备状态和操作参数的性能曲线检查喘振现象。 2 离心式压缩机喘振故障原因分析 （1）压缩机进气口温度变化。标准大气压-25℃中的压缩量，即离心压缩机的设计中的压缩量，由于过程气体的温度不受人的行为控制，所以经常变化。在定压下，当温度上升时，过程气体的密度就会下降，压缩机的实际压缩过程气体流量下降，压缩机的输出压不足，就会形成冲浪现象。实际上，夏季比起冬季，喘振发生的可能性更高。（2）压缩机扩散器的腐蚀。由于高速转弯因子的作用，过程气体会变得高速且高压。在静态扩散器中，由于在扩散器中特别设计的曲线腔壁，过程气体的流量减少，压力再次上升。在扩散器，压力通常增加1 / 3左右。当腐蚀和磨损严重时，扩散器内的特殊弯曲的腔壁容易形成滚动，降低吸气，降低空气压，降低压缩机的输出压力，容易产生冲击现象。（3）叶轮和扩压器间隙发生变化。离心压缩机非常严格，因此其间隙应保持合理的距离。如果叶轮和扩散器的间隙太小，处理气体的流量也会下降。此时，认真地磨练后端推力轴承的话，产生空气泄漏，空气流量下降。如上所述，如果叶轮和扩展器之间的间隙太大或太小，空气流变小，压缩机的输出压下降，就会造成冲击故障。（4）压缩机内叶轮磨损。为了增加工艺气体的速度和压力，需要通过曲线槽结构和高速旋转来实现压缩机高压。如果内螺旋桨的能力增加工艺气体的压力和速度，则内螺旋桨本身的曲线槽结构发生变化，从而导致内螺旋桨或过多的粘合剂的磨损。因此磨损性是压缩机的服务器破坏的原因。 离心式压缩机喘振的分析和处理方法 摘要：本文就离心式压缩机为主要描述对象，分析了喘振的原因和主要问题，并针对这些原因提出了消除喘振的方法。就喘振现象的发生机理以及影响因素，本文做出了详细论述，旨在为减轻喘振来提高离心式压缩机的性能。 关键词：离心式压缩机喘振分析 前言 离心式压缩机具有很多特点，诸如效率高，排气量大以及气体不受油污污染以及运转平稳等，成为目前应用广泛的速度式压缩机种类之一。在工业生产上，离心压缩机的安全性能起重要作用。但离心压缩机容易发生喘振，作为一种有着较大危害的固有现象，喘振对压缩机的使用寿命有很大的损害，应该受到重视。 1.离心式压缩机的喘振机理 由实际物体的高速转动带来气体的转动，从而形成离心力，这一过程实现了能量的传递，气体获得动能和压力能。叶轮中高速转动的气体在扩压器内实现动能向压力能的转化。所以说主要的压缩过程在叶轮和扩压器内。这也是离心式压缩机的基本工作原理。当时机情况偏离设计工况时，会出现气流量减小的情况，以致进入叶轮和扩压器的气体反向流动，冲向工作面，增加了非工作面边缘的扩压度，导致气流边界分层，最终形成了漩涡区。在越靠近叶轮出口的地方，这种漩涡现象越严重，波及的范围也更大。这是与偏离设计工况的程度成正相关关系的，因为偏离程度越大，气流量也就越小，工作面和非工作面之间出现的气流边界分层现象也就原来越严重。而在离心式压缩机的实际构造中，由于叶轮中叶片的不完全对称性，导致气流流动的不均匀，气流边界分层可能会出现在不确定的某个叶道中。当气流量减小到某一临界值时，叶轮的旋转会将整个分层现象扩张到更广的区域，此时气流向叶轮旋转的反向流动，气流旋涡开始形成，并出现在叶轮的外圆和内圆中，发生旋转失速的情况。旋转失速的情况下，叶道中的气流无法通过，排气管中的高压气体会向压力下降的级里流动，及时填补了级流量不足的空缺，促使压缩机恢复运转，将倒流的气体重新排放出去。此时又出现了级中气流量不足的情况，然后高压气体又流向低压区域的级里，促使叶轮正常工作。这样周而复始的循环工作兴城路周期性的气流振荡，即“喘振”现象。 2.喘振的危害及判断 2.1.喘振的危害 喘振对于离心式压缩机的危害很大，可以总结为以下几点：①离心机的工艺过程和工作系统都是在特定的参数下进行的优化设计，尤其是对于气体参数的要求更高，但是喘振时气流的强烈振荡会带来一定的不稳定性。②叶片的强烈震动会带来极大噪声。③各部件之间的摩擦加大，压缩机的主轴也会受到影响，甚至 压缩机防喘振方案 费希尔压缩机防喘振方案 压缩机大概是工艺系统中最关 键和昂贵的设备。保护压缩机免 受喘振损坏的任务由防喘振系 统完成，防喘振系统的关键部件 就是防喘振阀。 喘振可以定义为压缩机不能输 出足够压力克服下游阻力时发 生的流量不稳定现象。简而言 之，就是压缩机出口压力小于下游系统压 力。这会导致气量从压缩机出口反向涌入 压缩机。喘振也会由于进口流量不足引 发。 图1 所示为一组典型的压缩机曲线（也称 作压缩机图、性能曲线或叶轮图）。X 轴 表示流量，Y 轴表示出口压力。平行的一 组曲线表示压缩机在不同转速下的性能 曲线，连接这些曲线的最小流量点，就得到喘振极限曲线。压缩机操作点落在喘振 极限曲线左边会发生不稳定（喘振），操 作点落在曲线右边可稳定操作。 假设压缩机在稳定区域的A 点操作，当 阻力增加而压缩机转速不变时，操作点就 会向左方移动。当操作点移动到喘振极限 曲线，压缩机就会发生喘振。 喘振特征 ■ 快速逆流（毫秒级）。 ■ 压缩机振动剧增。 ■ 介质温度升高。 ■ 噪声。 ■ 可能导致压缩机“失效”。 喘振影响 ■ 压缩机寿命缩短。 ■ 效率降低。 ■ 压缩机出气量减少。 ■ 密封、轴承、叶轮等受到机械损坏。 通过防喘振阀将部分或全部压缩机出口气量再循环至进口通常可控制喘振。部分压缩机系统设计将 部分出口气量持续循环回进口。这是一种控制压缩机喘振的有效方法，但增加了能耗。 防喘振阀选用要求 ■流量——防喘振阀必须能够输送压缩机全部出口气量。不过通常给压缩机流量乘上一个系数。■噪声控制——在喘振过程中阀门承受的压降和流量会很高，将会引发过度噪声。这点必须在阀门选型时充分考虑，虽然在阀门整个行程范围内可能不需要噪声控制。极端喘振现象要求阀门在短时间（通常小于10秒）内全行程打开，如果阀门开启时间过长，压缩机将会由于其它原因停机（通常是高温或振动超标）。因此可能需要采用特性化阀笼。 ■速度——防喘振阀必须动作迅速（一般仅为开启方向）。例如阀门必须在0.75 秒内完成20 英寸的行程。这就必须采用大规格执行机构连接和流量增压器和快开排气阀。 ■失效方式——绝大部分压缩机循环阀要求失效时为开启状态。这可以通过采用合适的弹簧隔膜执行机构或活塞执行机构与气锁阀系统实现。 ■阀门特性——一般首选线性，也有选择等百分比。 艾默生提供针对苛刻的压缩机喘振场合设计的工程控制阀系统—费希尔优化防喘振阀。在这个控制阀系统中，每个部件都按照性能规范经过优化选择以具有要求的最佳性能，保证压缩机系统的可靠实用性。 压缩机防喘振——控制阀解决方案 费希尔专用定制 位于沙特阿拉伯的一套乙烯装置采用费希尔优化防喘振阀替换了原有系统。费希尔防喘振阀设计满足原有阀门的接口尺寸，与原有设备相比大大改善了流量、噪音衰减和可调节性方面的性能。详情访问https://www.360docs.net/doc/fc15047363.html, 中的D351140 × 12 。 费希尔优化 ■阀门内件具有高可调比特性（100:1 或更高）（如需要）。 ■利用多级、噪音衰减Whisper? 内件消除阀门噪音和振动。 ■平衡区域宽阔的阀芯和加衬垫的执行机构在长行程装置中减少了潜在的管道振动。 ■同传统系统比较，执行机构附件数量减半。 ■采用根据特殊防喘振控制和调节算法设计的FIELDVUE-ODV 配置。 ■安装和调节可在数分钟内远程完成，无需数小时。 ■提供在线的、不影响设备运转的诊断功能。包括性能诊断、触发诊断、定位诊断和部分行程测试。 基本技术 ■标准控制阀。 ■启动和操作点围绕标准阀门流量特性设计。 ■选用的执行机构和仪表适用于快开操作，一般小于两秒。 ■通过流道加工措施控制了噪音量。 文件编号：TP-AR-L6485 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 离心式压缩机的防喘振 控制(正式版) 离心式压缩机的防喘振控制(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 一、离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线通常指：出口绝对压力户2与人口绝对压力p1之比(或称压缩比)和入口体积流量的关系曲线；效率和流量或功率和流量之间的关系曲线。对于控制系统的设计而言，则主要用到压缩比和入口体积流量的特性曲线，见图6—20中实线。 离心式压缩机在运行过程中，有可能会出现这样一种现象，即当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也会剧烈振动，并发出“哮喘”或吼叫声，这种现象就叫做离心式压缩机的 “喘振”。 喘振是离心式压缩机的固有特性，而事实上少数离心泵也可能喘振。离心泵工作中产生不稳定工况需要两个条件：一是泵的玎—Q特性曲线呈驼峰状；二是管路系统中要有能自由升降的液位或其他能贮存和放出能量的部分。 因此，对离心泵的情况，当遇到具有这种特点的管路装置时，则应避免选用具有驼峰型特性的泵。 对离心压缩机，由于它的性能曲线大多呈驼峰型，并且输送的介质是可压缩的气体，因此，只要串联着的管路容积较大，就能起到贮放能量的作用，故发生不稳定跳动的工作情况便更为容易。连接离心式压缩机不同转速下的特性曲线的最高点，所得曲线称喘振极限线，其左侧部分称为喘振区，如图6—20中 浅析离心式压缩机喘振故障原因及解决方法 喘振问题作为离心式压缩机最常见的问题之一，严重影响着压缩机的运行，也是造成压缩机损坏的主要原因之一。在实际生产中，往往由于对喘振故障认识不足，可能会出现压缩机发生喘振故障时没有得到及时的判断和处理，造成压缩机硬件损坏，甚至危及压缩机使用寿命及功能的情况发生。 一、离心式压缩机控制系统现状 离心压缩机控制系统主要是保障压缩机的安全、稳定运行，充分应用压缩机工艺区域，在工艺压力与流量范围内，保障工况稳定运行，提升离心压缩机操作的便捷性与自动化水平。通过应用控制系统，可将离心压缩机的工作状态实时展现出来，促使操作人员掌握相应的信息，实时储存运行数据，为后期查询与分析奠定基础。 受到某些原因的影响，若离心式压缩机运行不稳定，控制系统可及时预测各类影响因素，在出现故障与问题的情况下，通知操作人员。系统能够依据不同的情形，采取针对性的解决对策，合理做出动作，促使离心式压缩机迅速恢复到正常的运行轨道。离心式压缩机控制系统设计本身属于关键性问题，本文主要从以下三方面入手，深入分析离心式压缩机控制系统设计现状，主要包括：(1)选择控制系统硬件平台，目前国内是在经典压缩机控制系统基础上，选择模拟调节器，实现运行参数(比如：排气量、排气压力等)调节，以此实现对保护装置安全运行提供保障，更好的满足实际工艺需求。但就实际情况而言，这类调节器难以应变大负荷，就突发工况变化无法精准应对，难以使机组处于最佳运行状态中。(2)合理选择控制系统软件，国外进口的压缩机组，供货商一般会选择配套的控制系统，这类系统的针对性较强，且控制效果比较理想。也可购买第三方厂家的主要控制软件，将其直接应用在上位机监控系统内，可实现开发周期缩短，但这类方式会增加开发成本。(3)选择控制策略，在离心式压缩机控制系统设计工作中，应当将防喘振数字划分为直接控制，实现最小流量控制，就不同故障情形，采取不同的解决对策。不断引入先进的控制技术，比如：模糊控制、神经网络控制技术，为后期压缩机智能控制奠定良好基础。在智能化技术背景下，传统的控制方式已经难以满足上述控制需求，只有积极引入先进的PDI控制技术，才可实现离心压缩机控制水平的提升。 二、离心式压缩机喘振故障的解决方法 压缩机防喘振的两种方法 欧阳光明（2021.03.07） 压缩机防喘振的两种方法1 一、离心式压缩机喘振的原因1 二、防喘振自控系统的可行性分析1 三、防喘振自控系统的几种实现方法2 1．固定极限流量法2精品文档，超值下载 2．可变极限流量法2 四、防喘振控制系统的实现方法3 五、结束语5 一、离心式压缩机喘振的原因 喘振是离心式压缩机的固有特性。产生喘振的原因首先得从对象特性上找。从图1中可见压缩机的压缩比P2/P1与流量Q的曲线上都有一个P2/P1值的最高点。在此点右面的曲线上工作，压缩机是稳定的。在曲线左面低流量范围内，由于气体的可压缩性，产生了一个不稳定状态。当流量逐渐减小到喘振线时，一旦压缩比下降，使流量进一步减小，由于输出管线中气体压力高于压缩机出口压力，被压缩了的气体很快倒流入压缩机，待管线中压力下降后，气体流动方向又反过来，周而复始便产生喘振。喘振时压缩机机体发生振动并波及到相邻的管网，喘振强烈时，能使压缩机严重破坏。 二、防喘振自控系统的可行性分析 为使压缩机安全有效和经济运行，在低负荷下操作时，其气量应始终保持在喘振区右边并留有一定的安全裕量，一般控制线位于超过喘振极限流量的5％—10％之处。只要保证压缩机吸人流量大于临界吸入量Qp，系统就会工作在稳定区，不会发生喘振。即在生产降负荷时，须将部分出口气体，经出口旁路阀返回到入口或将部分出口气放空，保证系统工作在稳定区。 三、防喘振自控系统的几种实现方法 目前常采用两类防喘振方法，即固定极限流量（或称最小流量）法与可变极限流量法 1．固定极限流量法 固定极限流量的防喘振控制系统，就是使压缩机的流量始终保持大于某一定值流量，如图1中的Qp，从而避免进入喘振区运行。此法优点是控制系统简单，使用仪表较少。缺点是当压缩机转速降低，处在低负荷运行时，防喘振控制系统投用过早，回流量较大，能耗较大。 2．可变极限流量法 在压缩机负荷有可能通过调速来改变的场合，因为不同转速工况下，极限喘振流量是一个变数，它随转速的下降而变小，所以最合理的防喘振控制方法，应是留有适当的安全裕量，使防喘振调节器沿着喘振极限流量曲线右侧的一条安全控制线工作，这便是可变极限流量法。 编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 离心式压缩机的防喘振控 制 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑 文件编号：KG-AO-5913-30 离心式压缩机的防喘振控制 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 一、离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线通常指：出口绝对压力户2与人口绝对压力p1之比(或称压缩比)和入口体积流量的关系曲线；效率和流量或功率和流量之间的关系曲线。对于控制系统的设计而言，则主要用到压缩比和入口体积流量的特性曲线，见图6—20中实线。 离心式压缩机在运行过程中，有可能会出现这样一种现象，即当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也会剧烈振动，并发出“哮喘”或吼叫声，这种现象就叫做离心式压缩机的“喘振”。 喘振是离心式压缩机的固有特性，而事实上少数离心泵也可能喘振。离心泵工作中产生不稳定工况需要两个条件：一是泵的玎—Q特性曲线呈驼峰状；二 压缩机防喘振的两种方法 [分享]压缩机防喘振的两种方法 一、离心式压缩机喘振的原因 喘振是离心式压缩机的固有特性。产生喘振的原因首先得从对象特性上找。从图1中可见压缩机的压缩比P2/P1与流量Q的曲线上都有一个P2/P1值的最高点。在此点右面的曲线上工作，压缩机是稳定的。在曲线左面低流量范围内，由于气体的可压缩性，产生了一个不稳定状态。当流量逐渐减小到喘振线时，一旦压缩比下降，使流量进一步减小，由于输出管线中气体压力高于压缩机出口压力，被压缩了的气体很快倒流入压缩机，待管线中压力下降后，气体流动方向又反过来，周而复始便产生喘振。喘振时压缩机机体发生振动并波及到相邻的管网，喘振强烈时，能使压缩机严重破坏。 二、防喘振自控系统的可行性分析 为使压缩机安全有效和经济运行，在低负荷下操作时，其气量应始终保持在喘振区右边并留有一定的安全裕量，一般控制线位于超过喘振极限流量的5％—10％之处。只要保证压缩机吸人流量大于临界吸入量Qp，系统就会工作在稳定区，不会发生喘振。即在生产降负荷时，须将部分出口气体，经出口旁路阀返回到入口或将部分出口气放空，保证系统工作在稳定区。 三、防喘振自控系统的几种实现方法 目前常采用两类防喘振方法，即固定极限流量（或称最小流量）法与可变极限流量法 1．固定极限流量法 固定极限流量的防喘振控制系统，就是使压缩机的流量始终保持大于某一定值流量，如图1中的Qp，从而避免进入喘振区运行。此法优点是控制系统简单，使用仪表较少。缺点是当压缩机转速降低，处在低负荷运行时，防喘振控制系统投用过早，回流量较大，能耗较大。 2．可变极限流量法 在压缩机负荷有可能通过调速来改变的场合，因为不同转速工况下，极限喘振流量是一个变数，它随转速的下降而变小，所以最合理的防喘振控制方法，应是留有适当的安全裕量，使防喘振调节器沿着喘振极限流量曲线右侧的一条安全控制线工作，这便是可变极 限流量法。 常用控制方案有两种：一是采用测量压缩机转速，经函数发生器作为流量调节器给定值（图2)。二是根据防喘振控制线的数学表达式，用常规仪表来模拟表达式（1），控制流程如图3所示。近年来随着数字仪表和微处理器的发展，这样的控制系统已容易实现。 其中a、b由压缩机制造厂决定，C是一个常数。 式中M—分子量 z—压缩系数 R—气体常数 k—综合流量系数 四、防喘振控制系统的实现方法 水气厂一英格索兰空气压缩机，型号为C90M × 3，三级压缩，流量11942m3/h，进气压力（绝）0.09MPa，排气压力（绝）0.9MPa，功率1305kW。防喘振控制 压缩机防喘振的两种方法 压缩机防喘振的两种方法 (1) 一、离心式压缩机喘振的原因 (1) 二、防喘振自控系统的可行性分析 (1) 三、防喘振自控系统的几种实现方法 (2) 1．固定极限流量法 (2) 2．可变极限流量法 (2) 四、防喘振控制系统的实现方法 (3) 五、结束语 (5) 一、离心式压缩机喘振的原因 喘振是离心式压缩机的固有特性。产生喘振的原因首先得从对象特性上找。从图1中可见压缩机的压缩比P2/P1与流量Q的曲线上都有一个P2/P1值的最高点。在此点右面的曲线上工作，压缩机是稳定的。在曲线左面低流量范围内，由于气体的可压缩性，产生了一个不稳定状态。当流量逐渐减小到喘振线时，一旦压缩比下降，使流量进一步减小，由于输出管线中气体压力高于压缩机出口压力，被压缩了的气体很快倒流入压缩机，待管线中压力下降后，气体流动方向又反过来，周而复始便产生喘振。喘振时压缩机机体发生振动并波及到相邻的管网，喘振强烈时，能使压缩机严重破坏。 二、防喘振自控系统的可行性分析 为使压缩机安全有效和经济运行，在低负荷下操作时，其气量应始终保持在喘振区右边并留有一定的安全裕量，一般控制线位于超过喘振极限流量的5％—10％之处。只要保证压缩机吸人流量大于临界吸入量Qp，系统就会工作在稳定区，不会发生喘振。即在生产降负荷时，须将部分出口气体，经出口旁路阀返回到入口或将部分出口气放空，保证系统工作在稳定区。 三、防喘振自控系统的几种实现方法 目前常采用两类防喘振方法，即固定极限流量（或称最小流量）法与可变极限流量法1．固定极限流量法 固定极限流量的防喘振控制系统，就是使压缩机的流量始终保持大于某一定值流量，如图1中的Qp，从而避免进入喘振区运行。此法优点是控制系统简单，使用仪表较少。缺点是当压缩机转速降低，处在低负荷运行时，防喘振控制系统投用过早，回流量较大，能耗较大。2．可变极限流量法 在压缩机负荷有可能通过调速来改变的场合，因为不同转速工况下，极限喘振流量是一个变数，它随转速的下降而变小，所以最合理的防喘振控制方法，应是留有适当的安全裕量，使防喘振调节器沿着喘振极限流量曲线右侧的一条安全控制线工作，这便是可变极限流量法。 常用控制方案有两种：一是采用测量压缩机转速，经函数发生器作为流量调节器给定值（图2)。二是根据防喘振控制线的数学表达式，用常规仪表来模拟表达式（1），控制流程如 图3所示。近年来随着数字仪表和微处理器的发展，这样的控制系统已容易实现。 离心式压缩机的喘振原因及预防] 离心式压缩机的喘振原因及预防 田立华 (中石油前郭石化分公司) 摘要离心式压缩机发生喘振时，转子及定子元件经受交变的动应力，级间压力失调引起强烈的振动，使密封及轴承损坏，甚至发生转子与定子元件相碰、压送的气体外泄、引起爆炸等恶性事故。因此，离心式压缩机严禁在喘振区域内运行。本文针对喘振的原因和预防措施做了详细论述。 关键词离心式压缩机喘振喘振点性能曲线旋转脱离 一、喘振机理 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。 2．喘振与管网的关系 离心压缩机的喘振是其本身的固有特性。压缩机是否在喘振工况点附近运行，这主要取决于管网的特性曲线P=Pa+AQ2。图2为离心压缩机和管网联合工作性能曲线。交点M为稳定工况点，当出气管路中的闸阀关小到一定程度时，管道中的阻力系数A增大，管网特性曲线左移到图2中曲线4的位置时，与压缩机性能曲线2交于N点，压缩机出现喘振工况，N点即为喘振点。相反闸阀开大时，管道中的阻力系数A减小，管网特性曲线1右移，压缩机流量达到Qmax时，出现滞止工况。最小流量与滞止流量之间的流量为离心压缩机的稳定工况范围。 3．喘振的产生 从图2可以看出：由于管网阻力的增加，管网特性曲线左移，致使压缩机工况点向小流量偏移。压缩机的流量Qj 减少，气体进入叶轮和叶片扩压器的正冲角i增加，附面层分离区扩大，产生相对于叶轮旋转方向的“旋转脱离”，使叶轮前后压力产生强烈的脉动。发生旋转脱离时在叶轮的凹面形成涡流区，当流量减小到Qmin时，上述的正冲角i 增加得更大，涡流区扩大到整个叶片流道，气流受到阻塞，压缩机出口压力突然下降，而管网中气体压力并不同时下降，这时，管网中压力P1大于压缩机出口压力P2，因而管网中气体倒流向压缩机，直至管网中压力下降到低于压缩机出口压力时才停止倒流。这时压缩机又开始向管网压送气体，使管网中的气体压力再次升高至P1时，压缩机的流量Qj减少到Qmin，出口压力突然降到P2，P1>P2后，管网中气体又倒流向压缩机。如此周而复始地进行，压缩机时而有气流输出，时而有气体由管路倒灌入机器，产生周期性气流脉动，出现喘振。喘振过程中参数变化的频率和幅度的大小与管网容量有很大的关系。管网的容量相当于整个系统的基本谐振器。管网的容量愈大，喘振的频率愈低，振幅愈大；管网的容量愈小，喘振的频率则愈高，振幅愈小。由此可知，发生喘振的根本原因就是低流量，在操作中造成低流量的因素很多，归纳为以下几个方面： （1）压缩机出口压力升高，系统压力大于出口压力，使气体流量降到喘振流量。稳定系统压力高，造成压缩机出口憋压，气体倒流入压缩机，造成机内气体低流量。 （2）入口流量低于规定值，反飞动调节阀失灵。在一定转数和一定气体密度下，能维持一定压力，当开、停机时气体流量少，或者放火炬阀开得过大，最容易引起压缩机入口流量低。 （3）气体密度变化，在一定转数下，离心力下降，引起出口压力及排量下降，通常误认为是抽空现象。 （4）分馏系统操作不稳致使压缩机入口气体带油（例如瓦斯罐液位、界位失灵），液体组分进入机体。 （5）汽轮机的蒸汽压力低或质量差（温度低），机组出现满负荷，转速下降。 （6）调速系统失灵，辅助系统故障，真空效率下降，机组不能额定做功。 晋升任职资格送审论文评审表 论文编号：＿＿＿＿＿＿＿ 专业：生产过程自动化 论文题目： 离心式压缩机的防喘振控制与阀门选型 内容摘要： 离心式压缩机在工业生产中的应用越来越广泛。 本文对离心式压缩机的固有特性喘振进行了详细的 分析。重点分析了乙烯装置裂解气压缩机防喘振系 统的独特设计、工作原理及在TPS控制平台上的逻 辑实现，并对防喘振控制阀的合理选型进行了有益 的探讨。这为离心式压缩机防喘振控制系统的设计 提供了值得借鉴的经验。 目录 前言........................................... 错误!未定义书签。第一章喘振的产生及预防.......................... 错误!未定义书签。 一、喘振的产生过程..................................................... 错误!未定义书签。 二、喘振的预防......................................................... 错误!未定义书签。 三、常用的防喘振控制系统............................................... 错误!未定义书签。第二章乙烯装置裂解气压缩机的防喘振控制.......... 错误!未定义书签。 一、概述............................................................... 错误!未定义书签。 二、防喘振控制系统的实现............................................... 错误!未定义书签。第三章防喘振控制阀的合理选型.................... 错误!未定义书签。 一、合理选型防喘振阀，至关重要......................................... 错误!未定义书签。 二、防喘振控制阀计算的步骤............................................. 错误!未定义书签。 三、以防喘振控制阀FV205为例说明阀门选型的计算......................... 错误!未定义书签。第四章结束语................................... 错误!未定义书签。 喘振原因及常用解决办法-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 喘振是透平式压缩机（也叫叶片式压缩机）在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动。离心式压缩机是透平式压缩机的一种形式，喘振对于离心式压缩机有着很严重的危害 离心式压缩机发生喘振时，典型现象有： 1)压缩机的出口压力最初先升高，继而急剧下降，并呈周期性大幅波动； 2)压缩机的流量急剧下降，并大幅波动，严重时甚至出现空气倒灌至吸气管道； 3)拖动压缩机的电机的电流和功率表指示出现不稳定，大幅波动； 4)机器产生强烈的振动，同时发出异常的气流噪声。 5)离心机在极端部分负荷、冷却有问题时会发生 目前来说解决喘振常用的方法： ①在压气机上增加放气活门，使多余的气体能够排出。 ②使用可调节式叶片。 ③确保压气机足够流量。 喘振的内部原因 当气体流量减少到一定程度时，压缩机内部气流的流动方向与叶片的安装方向发生严重偏离，使进口气流角与叶片进口安装角产生较大的正冲角，从而造成叶道内叶片凸面气流的严重脱离。此外，对于离心式压缩机的叶轮而言，由于轴向涡流等的存在和影响，更极易造成叶道里的速度不均匀，上述气流脱离现象进一步加剧。气流脱离现象严重时，叶道中气体滞流，压力突然下降，引起叶道后面的高压气流倒灌，以弥补流量的不足和缓解气流脱离现象，并可使之暂恢复正常。但是，当将倒灌进来的气体压出时，由于流量缺少补给，随后再次重复上述现象。这样，气流脱离和气流倒灌现象周而复始地进行，使压缩机产生一种低频高振幅的压力脉动，机器也强烈振动，并发出强烈的噪声，管网有周期性振荡振幅大频率低并伴有周期性吼叫声，压缩机振动强烈机壳轴承均有强烈振动并发出强烈的周期性的气流声，由于振动强烈轴承液体润滑条件会遭到破坏，轴瓦会烧坏转子与定子会产生摩擦碰撞密封元件将严重破坏。 离心式压缩机在生产运行过程中有时会突然产生强烈振动气体介质的流量和压力也出现大幅度脉动 CCC 压缩机防喘振控制技术 作者：https://www.360docs.net/doc/fc15047363.html, 来源：本站发表时间：2010-6-5 17:27:55 点击：68 CCC 压缩机防喘振控制技术 1. 喘振现象 喘振是涡轮压缩机特有的现象，我们可以从下图的简单模型来解释这一特性，从图中可以看出，当容器中压力达到一定值时，压缩机运行点由D 沿性能曲线上升，到喘振点A ，流量减小压力升高，这一过程中流量减小压力升高，由A 点开始到B 点压缩机出现负流量即出现倒流，倒流到一定程度压缩机出口压力下降（B-C），又恢复到正向流动（C-D ），这样，气流在压缩机中来回流动就是喘振，伴随喘振而来的是压缩机振动剧烈上升，类似哮喘病人的巨大异常响声等，如果不能有效控制会给压缩机造成严重的损伤，喘振工况的发展非常快速，一般来讲在1-2 秒内就以发生，因而需要精确的控制算法和快速的控制算法才能实现有效的控制。 2. 喘振控制 通常压缩机都会有一系列的性能曲线图（如下图所示），其坐标是多变压头-入口流量，由于压缩机入口条件的不同（如温度、压力、分子量等）其喘振曲线是分散的多条曲线，给喘振的控制带来困难，CCC 根据压缩机的设计理论、喘振理论和自己的经验，开发出了一套计算方法和软件，可以将多变的入口条件的喘振曲线转化成与入口条件无关的曲线（如下图），这样就可以方便地确定喘振点，而一般来讲压缩机制造厂商提供的性能曲线，是计算值，会有一定偏差，特别是旧机组的性能会发生变化，或者没有性能曲线，为了精确控制，需要对喘振曲线做现场测试，传统的测试方法需要由经验丰富的测试工程师来进行测试，人为地判断压缩机是否到达喘振点，这样做带来了巨大的风险，因为人的判断无法保证100%的准确。而且由于到喘振点时，需要人来手动控制打开防喘振阀，往往会动作滞后或过早打开，难以避免给机组造成损伤或无法实现准确测量，CCC 的喘振算法和控制算法能够在自动状态下测量喘振曲线，从而避免了人为测量的风险，并能准确测量记录线，这一功能是CCC 的专利技术而且是世界独一无二的。 离心式压缩机喘振现象与调节方法 一、什么是喘振 喘振是离心式压缩机的一种特有的异常工作现象，归根揭底是由旋转失速引起的，气体的连续性受到破坏，其显著特征是：流量大幅度下降，压缩机出口排气量显著下降；出口压力波动较大，压力表的指针来回摆动；机组发生强烈振动并伴有间断的低沉的吼声，好像人在干咳一般。判断是否发生喘振除了凭人的感觉以外，还可以根据仪表和运行参数配合性能曲线查出。 压缩机发生喘振的原因：由于某些原因导致压缩机入口流量减小，当减小到一定程度时，整个扩压器流道中会产生严重的旋转失速，压缩机出口压力突然下降，当与压缩机出口相连的管网的压力高于压缩机的出口压力时，管网的气流倒流回压缩机，直到管网的压力下降到比压缩机的出口压力低时，压缩机才重新开始向管网排气，此时压缩机恢复到正常状态。当管网压力恢复到正常压力时，如果压缩机入口流量依然小于产生喘振工况的最小流量，压缩机扩压器流道中又产生严重的旋转失速，压缩机出口压力再次下降，管网压力大于压缩机排气压力，管网中的气流再次倒流回压缩机，如此不断循环，压缩机系统中产生了一种周期性的气流喘振现象，这种现象被称之为“喘振”。 二、离心式压缩机特性曲线 对于一定的气体而言，在压缩机转速一定时，每一流量都对应一个压力，把不同流量下对应的每一个压力连成一条曲线，即为压缩机的性能曲线。 如图1所示，对每一种转速，都可以用一条曲线描述压缩机入口流量Q1与压缩比P2/P1的关系（P2、P1分别为压缩机出口绝对压力和入口绝对压力）。 图1为离心式压缩机特性曲线 压缩机特性线是压缩机变动工况性能的图像表示，它清晰地表明了各种工况下的性能、稳定工作范围等，是操作运行、分析变工况性能的重要依据。 （1）转速一定，流量减少，压力比增加，起先增加很快，当流量减少到一定值开始，压比增加的速度放慢，有的压缩机级的特性压比随流量减少甚至还要减少。 （2）流量进一步减少，压缩机的工作会出现不稳定，气流出现脉动，振动加剧，伴随着吼叫声，这个现象称为喘振现象，这个最小流量称为喘振流量。每个转速下都有一个喘振流量，不同转速下喘振流量工况点的连线称为喘振线。在喘振线左侧为非稳定工作区，而右侧为稳定工作区。一般来说，单级工业离心式压缩机的额定转速线下的喘振流量约为额定流量的50%，多级离心式压缩机额定转速下的喘振流量一般为额定流量的70～80%。喘振工况是小流量下的一种压缩机不稳定状况，不仅与压缩机级的设计导致的旋转失速有关，还与外管网有关。 （3）在增大流量时也会有限制，在转速不变的情况下，流量加大到某个最大值时，压比和效率垂直下降，出现所谓“阻塞现象”。阻塞工况也称作最大流量工况，造成这种工况循环气压缩机防喘振控制(内容充实)
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