离心式压缩机防喘振分析及措施

离心式压缩机防喘振分析及措施

韩宝 张盼斌

兰州寰球工程有限公司 甘肃兰州 730000

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，防喘振控制程序是控制系统厂家根据机组厂家提供的实验数据开发的具有防喘振控制功能的标准功能模块，它能够确保压缩机安全运行并提高机组运行效率，但是如果应用不当将导致使机组发生喘振、损坏设备甚至造成停产等事故。

关键词：喘振；离心式压缩机；防喘振控制

引言

随着工业经济的快速发展，离心式压缩机的应用迎来了前所未有的重大发展机遇，如何采取有效技术措施，强化其防喘振智能控制系统的应用总体成效，成为业内广泛关注的焦点课题之一。基于此，本文首先介绍了压缩机防喘振机理及特性，分析了导致离心式压缩机喘振故障的诸多方面原因，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面，就离心式压缩机防喘振智能控制系统展开研究，提出了具体思路，希望有助于相关工作的实践。

1压缩机防喘振机理及特性分析

离心式压缩机是一种常用于工业生产的设备装置，用来压缩和传送工业生产中的各类气体。它通过叶轮的高速旋转，将中心部位的气体通过离心力作用为气体赋予较大离心速度，再通过扩压器将气体速度能转换成为压力能。同时，叶轮的中心部位形成负压区，可将气体连续不断地吸入流道，完成对气体的升压和连续输送过程。随着科学技术的快速发展，离心式压缩机的整体性能得以显著优化提升，所占空间更小，结构样式更科学，气体传送量更大，运行过程更加平稳。喘振问题是离心式压缩机的固有特性，是压缩机工作状态失衡失稳的具体表象特征，严重情况下会造成气体流动方向出现逆转，产生强烈震动，加快压缩机磨损进程，缩短压缩机使用寿命，因此必须高度重视喘振控制问题。长期以来，广大生产性单位在离心式压缩机防喘振方面进行了大量有益探索，在防喘振智能控制系统的应用方面取得了令人瞩目的现实成就，积累了丰富而宝贵的实践经验。尽管如此，随着离心式压缩机应用环境的日益复杂与应用强度的不断提高，其防喘振控制系统依旧面临着严峻挑战与考验，创新防喘振智能控制系统应用成效，为离心式压缩机的稳定运行营造良好条件，任重而道远。

2离心式压缩机的防喘振原因

由于气体的可压缩性处于一个不稳定状态，若流量降低到喘振线以下，且压缩比下降，会加速流量减小。此阶段输出管线内的气体压力高于压缩机出口压力，则被压缩的气流会迅速返回，以此循环，进而导致喘振现象出现。喘振发生阶段，机体会随着振动，导致相邻管网受到波及，进而使得喘振加剧，严重损坏压缩机。喘振属于离心式压缩机的显著特征，每台离心压缩机均会出现喘振现象。只有采取相应的措施，健全防喘振控制方案，才可最大程度避免喘振现象的出现。与此同时，喘振与管网特性有密切的关系，管网容量越大，则表示喘振振幅越大，喘振的频率越低，随之相反。

3防喘振控制的实现方法

3.1系统详细设计及功能实现

为提高离心式压缩机防喘振智能控制系统运行效果，必须对各项组成程序进行详细设计，并对具体功能做出有效说明与标注。在特定程序块开发软件平台中，可将智能控制系统细化分为：喘振线函数，用于通过压缩机压比获取喘振点；电磁阀启闭模块，用于向电磁阀发出启闭信号，根据压缩机工况条件，控制电磁阀的随时启闭；工作点颜色模块，用于控制工作点颜色，根据不同颜色的定义，协调实际偏置与总安全偏置的关系；徘徊点计算模块，用于实现喘振控制设定点的徘徊功能；自适应调节模块，为智能控制系统提供自适应调节功能，完成适配增益与不对称响应；重矫正模块，用于喘振发生后对安全偏置进行重新矫正。此外，还有总安全偏置模块、喘振超驰模块、喘振PID模块等，实现各自相应功能。

3.2防喘振控制性能曲线校验及应用

调试过程中必须对防喘振控制性能曲线进行5点以上模拟校验，校验点必须均匀分布在整条曲线上。在湖北黄冈500万方/天LNG工厂开车过程中，因控制系统内压缩机出口流量参数FT350组态量程（0—16KPa）与现场变送器FT350量程（0—6KPa）不一致，导致防喘振控制系统联锁停车。由于一段入口流量没有设计差压变送器FT350，参与防喘振控制计算。为了便于分析联锁停车事件。当出口流量差压FT350实际测量值为3KPa时，假设出口压力为0.8MPa，参与操作点计算的就是8KPa和0.8MPa数值，那么操作画面上防喘振控制性能曲线上显示的操作点就是B，是个虚假点，而实际操作点在A点，不会显示在操作画面上。由于B点离SCL右侧较远，为了使压缩机达到最佳工况操作点，操作工或防喘振自动控制程序会根据B点去调节防喘振阀，使操作点B向左移动，同时实际操作点A也向左移动。当B点移动到D点时，点A则到达C点，正好在压缩机喘振线上，从而引起机组喘振联锁停车。

3.3离心式压缩机的防喘振控制技术

目前应用较为广泛的离心式压缩机的防喘振技术主要包括：①压缩机本体设计阶段，应当以扩大工作范围，保障压缩机稳定运行为目的；②压缩机运行条件需要确保压缩机与管网联合运行，实现离心式压缩机的防喘振控制。就第一种离心式压缩机的防喘振控制技术，在离心式压缩机设计阶段，应当采取对应的措施，合理选择启动参数、结构参数，比如：无叶扩压器、后弯式叶轮、无叶扩压器导尿管。且在设计阶段，还需要选取导叶可调节机构。第二种方式是目前应用较为普遍的离心式压缩机的防喘振控制技术，主要是通过减少管网流量，增加压缩机本身流量，促使压缩机始终处于大喘振流量下运行。控制压缩机进出口压力，一般需要借助离心式压缩机特性曲线表示，促使压缩机稳定运行，以此实现喘振线流量极限控制。为保障压缩机稳定运行，切实减少管网流量，就可能发生的喘振故障，需要明确其类型，选取最佳的控制方式。比如：可设置一条喘振控制线，一般将喘振控制线右移5.0%-10.0%，在管网流量小于离心式压缩机的防喘振控制线流量时，应当将压缩机的运行点控制在稳定区域内，实现多余流量的回流与放空，促使压缩机稳定运行。

3.4蒸汽压缩机防喘振报警画面

为使操作人员不依靠耳朵听压缩机喘振时发出的噪音来判断是否已发生喘振，在操作画面上进行报警设置，蒸汽压缩机防喘振报警画面见图9。通过计算P1与P2值进行比较，当P1

结语

综上所述，在离心式压缩机的防喘振控制系统设计阶段，需要综合考虑压缩机的特性，精心设计控制方案。顺应时代发展需求，强化数字技术的应用，建设智能化、自动化的离心式压缩机的防喘振控制系统，弥补既往离心式压缩机的防喘振控制系统的不足与缺陷，就离心式压缩机运行阶段的影响因素，应当综合考虑、深入分析，实现离心式压缩机防喘振的安全性与可靠性。

参考文献

[1]李荣荣.离心式压缩机轴向力分析及平衡与消除措施[J].当代化工，2016，42（06）：773-774+778.

[2]侯建.TM600-2型离心式空气压缩机喘振故障分析及解决措施研究[J].农业科技与装备，2016（6）：60-61+65.

[3]梁志伟．浅谈离心式压缩机喘振分析及解决措施[J]．内蒙古石油化工，2011，（22）．