压缩机防喘振的两种方法

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
" \* b6 D. }% [7 Y6 @        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。

                               
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    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
+ B! I  X/ V) V- A* i. h        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。
6 g: t9 L' q* w" q5 T2 o) O: F        2．可变极限流量法
" k' k  q* Y0 j( O6 X. l# `6 [        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。
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) c1 {- w1 x7 @- p& R/ L
( g" X+ |; Y7 h' ~( D        其中a、b由压缩机制造厂决定，C是一个常数。
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' I  F, M( \" w' ^. e5 O8 D        式中M—分子量
3 Y. K8 z3 H3 P  r, c2 A: h& B        z—压缩系数
/ k- I2 \! V2 _        R—气体常数
3 B, N: ?, S5 Z+ F0 P        k—综合流量系数
! Q2 X2 S0 h) y7 V4 R- c+ j    四、防喘振控制系统的实现方法
3 k7 o" ], u5 ?/ T  l        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。防喘振控制系统如图4所示。此防喘振系统是通过测量机组出口压力接近喘振点（旁通阀打开点）时，打开旁通阀来放出部分空气实现的。
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4 r4 m9 `  l) S' F" K+ s" F( w8 c' [. t, g                               
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. K* q; b  c" y2 l: ?1 h$ x        旁通阀打开点的设定很重要。设定过高时，压缩机在低负荷下消耗更大的能量。设定过低时，压缩机将被允许穿过喘振线而发生喘振。而压缩机的CMC可自动调整旁通阀打开点，使其高于喘振线的值来修正。该压缩机也曾发生喘振，从自控系统分析，有几种情况会造成压缩机喘振：
, I$ n! x- I/ W6 u' D& k        1．出口压力的检测出现故障，使CMC接受的信号是假信号，造成旁通阀不能开到位。
; d8 f  ]. Z8 N. C) f        2．旁通阀故障，打不开。
        3．斜坡时间（旁通阀从关到开的时间）设定过长，使旁通阀打开过于滞后。
        4．入口过滤器脏，过滤器阻力大，入口流量减小。
1 ~* d5 I: s3 ^+ c1 y        5. CMC故障，使旁通阀失控。
" u# S# b. T( u* [- T. ^   五、结束语
        离心式压缩机的防喘振控制系统，在保证大机组的安稳运行方面起着极其重大的作用。防喘振控制系统的实现方法，可用固定极限流量法和可变极限流量法。还可根据具体的情况，增加一些其它方面的保安措施。

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