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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。
' C: e R2 i! N: \1 W) G6 I3 K 二、防喘振自控系统的可行性分析! V+ }9 n" c: w; l$ O
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。 2 W6 @) G( A" L1 \8 Q
, n" f' {" M! J: b; [ 三、防喘振自控系统的几种实现方法
7 X J+ K" }/ q4 t) S9 r 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
" P6 t9 i5 m( K1 e2 k 1.固定极限流量法
* V4 Y- R# Z) K/ L7 _& c: l' B 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。! F, L( d' W6 v+ f# ~- ~
2.可变极限流量法
& _, H5 e' _6 @3 K# ^$ W 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。+ Z/ l: \' _ t/ C9 t+ r( d
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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其中a、b由压缩机制造厂决定,C是一个常数。
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式中M—分子量2 s& @7 Q$ x9 P' \: f9 v8 p
z—压缩系数
U% p. T; ^4 m, e R—气体常数
: w4 L, c9 {% r4 o3 { k—综合流量系数
* ~% c9 b+ p9 s, Q/ T8 K 四、防喘振控制系统的实现方法
7 p8 E% {% o4 U k6 H# Q 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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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:9 @/ p2 T" s2 N7 N
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。3 a9 I, a# B# ~ O( w) o3 P
2.旁通阀故障,打不开。' r1 t, X- z2 v
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。/ V! q6 U' d1 Q( v, z" k( m
4.入口过滤器脏,过滤器阻力大,入口流量减小。* L8 i& Z) ]4 j( R: k+ M
5. CMC故障,使旁通阀失控。
* o% }7 a. _4 t0 |$ K" c# F 五、结束语/ @: t! O/ s, |" {2 {
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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