壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法

郭洪強(qiáng)

摘要：離心式壓縮機(jī)機(jī)組是工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用較多的機(jī)械設(shè)備，為保證機(jī)器正常啟動(dòng)，啟動(dòng)前必須對(duì)機(jī)械部分、潤(rùn)滑部分、冷卻部分進(jìn)行仔細(xì)檢查或?qū)嶒?yàn)，同時(shí)離心機(jī)必須設(shè)計(jì)安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)以避免喘震的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：離心式壓縮機(jī) 預(yù)防喘震 控制系統(tǒng)

離心式壓縮機(jī)機(jī)組是工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用較多的設(shè)備，為保證機(jī)器平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)前必須對(duì)機(jī)械部分、潤(rùn)滑部分、冷卻系統(tǒng)等進(jìn)行仔細(xì)檢查;離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程容易發(fā)生喘震，必須通過設(shè)計(jì)安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)避免發(fā)生喘震，以保證壓縮機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一、離心式壓縮機(jī)的啟動(dòng)

離心式壓縮機(jī)機(jī)組在啟動(dòng)運(yùn)行以前應(yīng)通過一系列檢查或試驗(yàn)，確認(rèn)機(jī)組處于可以啟動(dòng)運(yùn)行的狀態(tài)。這些檢查或試驗(yàn)主要包括以下內(nèi)容：

1.對(duì)第一次開車的系統(tǒng)應(yīng)先吹掃，確保管路內(nèi)無焊屑、砂粒、紗線等，在壓縮機(jī)氣缸入口管加裝濾網(wǎng)，以免細(xì)小物體進(jìn)入管道;確保主機(jī)、輔機(jī)安裝符合生產(chǎn)要求。

2.保證系統(tǒng)的汽路、水路、油路等安裝、清洗、吹掃等合乎要求;檢查管路架設(shè)的質(zhì)量，不允許由于管路的膨脹收縮、振動(dòng)和重量影響到氣缸本體;檢查確認(rèn)壓縮機(jī)、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)是否順利、平穩(wěn)，確保管道和缸體內(nèi)積液完全排凈、中間冷卻器中的冷卻水流動(dòng)阻力要小，要能在換熱器中順利流動(dòng)等。

3.檢查確認(rèn)油路系統(tǒng)清洗合格，油量不可過多或不足，要保證油的品質(zhì)，不能用不合格的潤(rùn)滑油，油冷卻器的冷卻水暢通，油泵提供壓力合適、溫度和流量合適的潤(rùn)滑油、密封油和汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)用油。

4.在機(jī)組運(yùn)行前已對(duì)油系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)，把所有指標(biāo)調(diào)整到規(guī)定要求，對(duì)全部聯(lián)鎖儀表閥門進(jìn)行過試驗(yàn)，檢查確認(rèn)靈敏無誤。

5.檢查確認(rèn)電氣線路和儀表空氣系統(tǒng)完好，儀表閥門靈活準(zhǔn)確，自控保安系統(tǒng)經(jīng)過檢驗(yàn)確認(rèn)動(dòng)作靈敏無誤，全部測(cè)量及顯示儀表調(diào)整好。

二、防喘振機(jī)理概述

1.由于離心式壓縮機(jī)中相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件少、配合精密度要求低，使得其不易磨損損壞，且該類壓縮機(jī)排氣量大，運(yùn)轉(zhuǎn)相對(duì)平穩(wěn)，并且可利用工藝廢熱產(chǎn)生的蒸汽作為動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)，所以該類壓縮機(jī)在大型化工裝置中應(yīng)用較多。但是，軸流式或離心式壓縮機(jī)在某些運(yùn)行工況下會(huì)發(fā)生喘振，不但使工藝運(yùn)行不能進(jìn)行，而且威脅壓縮機(jī)本身的安全。

2.離心式壓縮機(jī)產(chǎn)生喘振的根本原因是由于葉輪中氣體流動(dòng)方向與葉輪彎曲方向發(fā)生了較大的偏離，氣體在葉片背面產(chǎn)生渦流而不能流出來，這樣使壓縮機(jī)出口壓力下降，管網(wǎng)氣體向回倒流，從而破壞了機(jī)組的正常運(yùn)行工況，導(dǎo)致壓縮機(jī)振動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，密封損壞，甚至可能導(dǎo)致軸瓦、葉輪、轉(zhuǎn)子及至整個(gè)機(jī)組損壞。壓縮比高，級(jí)數(shù)多，進(jìn)排氣口氣體流動(dòng)不穩(wěn)定的壓縮機(jī)比較容易發(fā)生喘震，不同壓縮級(jí)數(shù)的壓縮機(jī)喘震點(diǎn)不同，2-5級(jí)壓縮機(jī)，喘震點(diǎn)約為60%的額定流量，6級(jí)壓縮機(jī)的喘震點(diǎn)約為65%的額定流量，7級(jí)壓縮機(jī)的喘震點(diǎn)約為70%額定流量。

3.廠家應(yīng)設(shè)計(jì)防喘振控制系統(tǒng)以預(yù)防壓縮機(jī)發(fā)生喘振，并多數(shù)廠家采用“固定極限流量防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)”。各防喘振量的給定值均為在壓縮機(jī)100%轉(zhuǎn)數(shù)下所對(duì)應(yīng)喘振流量的1.04-1.2倍，防喘振控制使機(jī)組不論在100%以下的何種負(fù)荷下運(yùn)行，都保持100%轉(zhuǎn)速下的防喘振量，從而保證機(jī)組不發(fā)生喘振。該防喘振量一般為100%負(fù)荷流量的80%左右，即當(dāng)工藝負(fù)荷在80%以上時(shí)，防喘振閥門是關(guān)死的，壓縮機(jī)壓縮的氣體全部送入工藝流程，因此該控制方法在較高負(fù)荷下運(yùn)行是合理的，而當(dāng)工藝負(fù)荷較低時(shí)，當(dāng)工藝負(fù)荷所需的氣量小于100%負(fù)荷下的防喘振流量給定值時(shí)，防喘振閥就要打開，從而保證機(jī)組的防喘振量，結(jié)果是一部分氣體打回流或放空，壓縮機(jī)對(duì)這部分氣體做的功被浪費(fèi)掉，因此，在變工況下運(yùn)行時(shí)，這種定流量控制是不經(jīng)濟(jì)的。

4.工藝負(fù)荷低時(shí)（例如：在50-70%之間運(yùn)行），機(jī)組防喘振閥均有開度，浪費(fèi)了大量動(dòng)力蒸汽，使工藝系統(tǒng)的運(yùn)行十分困難。為了解決在低負(fù)荷下壓縮機(jī)因防喘振閥開度過大浪費(fèi)動(dòng)力消耗的問題，對(duì)大機(jī)組的防喘振控制系統(tǒng)最科學(xué)合理的方案是采用“可變極限流量防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)”。

三、防喘振優(yōu)化控制系統(tǒng)優(yōu)化

壓縮機(jī)防喘振優(yōu)化控制系統(tǒng)是一套可變極限流量防喘振隨動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，PI026A和PI027A分別把PIC026和PIC027的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行折線處理，折線處理后的信號(hào)都送給FIC70A，在FIC70A中進(jìn)行壓力比計(jì)算和在該壓力比下所應(yīng)有防喘振量計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果送FX0070進(jìn)行折線處理，輸出給調(diào)節(jié)器FIC070作外給定。當(dāng)FIC070在CSA狀態(tài)時(shí)，根據(jù)優(yōu)化運(yùn)算結(jié)果控制防喘振量，即節(jié)省了動(dòng)力蒸汽，又保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。FIC070的測(cè)量信號(hào)由TI0124和PIC027進(jìn)行溫度校正，為了安全生產(chǎn)，F(xiàn)X0070輸出給FIC070的給定值上限為26.4KNm3/H，下限為22.3KNm3/H。另外，該系統(tǒng)還有響應(yīng)的安全保護(hù)策略。當(dāng)PIC027、PIC026、TI0124及FIC070有一不正常時(shí)，F(xiàn)IC070串級(jí)自動(dòng)脫開，并報(bào)警;PIC027和TIC0124對(duì)FIC070采用5秒一次間斷校正，異常時(shí)保證安全;FX0070總在MAN，且MV=PV。

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