浅谈离心压缩机的防喘振控制

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离心式 空 压机 广泛 应用于仪 表风 、动力站、空分系统 冶金吹炼等多种装置上，完成供风、升压等原动设备。其流量范围宽、压力范围宽、构造相对简单、效率高、寿命长 。其设备是 装置中的核心重要设备，所以机 组的控制 就成 为十分重要的∝ 制系统的 智能 性、可靠性、准 确性 ，均要求对机组本体性能的掌握、工艺要求的了解及控制方案的选择成为了其控制系统的前提基础必要条件。在复杂的控制中，要求最高的就是机 组性 能控制 中的防 喘振控制 。其控制是为了使压 缩机能够 满足工艺过程 中对于压缩机供气的要求，当管网特性变化时，例如：用气量变化，需要对压缩机的参数 (如：气体的流量、压力、或压此和温度等)进行压缩机调节控制。管网系统指与压缩机联合在-起运行的各种装置、设备、容器、阀和管道组成。

1喘振的分析讨论在压缩机的运行中，在某-个压力、转速 下，有-个 最 小流 量 点，低于 这个流 量时，压缩机的性能将变得不稳定，即出现喘振 。喘 振时 ，压 缩 机系统 的气流 周期性 波动 ，压力和流量 的的大 幅度波动将 使整个压 缩机组的振动加大，严重时，足 以使压缩机 损坏 。因此 ，需要有- 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，这对于保证 压缩 机的安 全正常运行是 必要 的。离心式空压机组在运行中容易产生喘振故障，喘振的发生往往由于空压机气体流量的减小等原因从而首先发生空压机叶片旋转失速 。当空压机运行环境 进-步恶化，空压机工作状 态就由旋 转失速 进而发展 为喘振 ，同时机组 的空 气压力及气体的排 出量 出现强烈的振荡，而空压机电流亦忽高忽低变化剧 烈，并伴随 着间歇的很沉闷的气流噪 声并发 生 哮喘”或吼 叫声。轻微的喘振不会损坏 空压机 ，但应 当避 免空 压机 在喘振 条件下运行，因为过于频繁的喘振会损坏扩压器和叶轮，而严重的喘振会使机组剧烈振动，流量大幅波动，很可能引起研烧轴瓦甚至损坏空压机。喘振是由于气体的可压缩性而造成的空压机的固有特性，也是离心式空压机的-种特有现象。因此，防喘振控制成为离心空压机控制系统的-项最重要的任务。在工艺操作过程中，作为离心空压机的保护装置来说，喘振控制是很重要的，因为-旦喘振发生，空压机将处于不安全的工作状态。

根据离心式空 压机 的喘 振机理并针对此型号的机组喘振控制方面，我们由简单到复杂逐 步分析查 找原因。喘振 点也是 变化的。由喘振 点连成的线，叫喘振 线。喘振线左侧 叫喘振区，喘振振右侧叫运行 区。机组是严禁 在喘振 区运行 的。因此要做防 喘振控制。所谓喘振 (surge)：是 由于严重失速导致在压气机和连接管道中，出现工质流量以较低的频率振荡为特征 的不稳定流动的有害工况。当压缩机运行 中，气流在排出时形成严重的分离时，引起压气机出口气流压力和流量强烈脉动的现象，其本质是气流出现的-种沿轴向的自激振荡。在喘振线右移-定裕度做的线，叫防喘振控制线。防喘振 控制是将压缩机控制运行在机组的防喘振线右线即为成功。

2控制方案的讨论从喘振原理的分析，我们得知机组发生喘振，最常见的可能的情况进行分析为两种，-是机组无法克服系统的背压，造成压缩空气不能通畅的排出，高喘，另-种情况是吸入 口不畅使机组吸入量不足，无法建立相应的压 力而导 致低喘 。因此可 以从这两种情况：将防喘振控制做成几种方案 。

对于恒定转速，入口采用节流阀的；恒定转速，入口导叶调节的，变转速调节的，无入口节流的；再有就是有既变转速又变入口流量的。根据以上4种情况把防喘振抑为4种。

(1)性能曲线单-，采用单参数防喘振控制这- 条件就 是 ，压缩 机 压缩介质为单种，当入 口采 用节流 阀启动，启动后就全开的，驱动机为恒转速电机 。

(2)性能 曲线 多条，采用横、纵坐标双参数或多参数控制性能 曲线多条，这-种情况压缩机 压缩介质为单 种，原动机为恒 速运行，入 口采用变角度导叶调节的或出口变角度导叶调节的；或是入口是敞开的，而转速是变转速调节的。这种正常工作中，就是压缩机性能曲线为多条曲线组成，这时就无法再采用单-参数控制，所以要采用横、纵坐标双参数控制，而且流量是要有实时温压补偿的，实际上就是 因变量还是个 函数 ，就是 -个嵌 层的多数函数。

(3)性能曲线多条，压缩机介质多变，采用无量纲坐标转换函数控制此种情况是压缩机压缩介质为多种，其他每种介质与第2种控制方案相同；而且此种机器采用第2种方案控制会造成多防喘振控制函数有又叠加，多函数有表诀最后输出给-个执行器，这样就会给编程、调试、操作带来麻烦，存在人为的不可确定因素，使控制变为不稳定，不可靠，更不智能。

(4)性能曲线多条，工艺变化多变，无节流元件，采用脉 动函数控制此种情况是压缩机介质多为空气，电机脱动，恒转速，而 工艺流量调节量为稳定，但压力多变，而且在压缩机的进出口均无节流元件，此种防喘振控制方案就只能采用脉动函数控制方法，此种方法也是目前研究中最不确定的办法。在这种情况下，多采用出口压力脉动、压比脉动、电流脉动等矩阵函数，来实现防喘振控制方案。

3 结语针对目前几种压缩机的防喘振控制进行了分析与讨论，另外运用压缩机防喘振的自动控制装置及对于压缩机设备的维护也极为重要。例如防 喘振控 制调节阀的 响应灵敏度 的提高，以及增加空 压机 流量测 定装置稳定可靠性，运用智能防喘振装置，空压机入口过滤网罩上 尘埃的及时清理，以及压缩机冷凝器内部设备清理等等也是十分重要 的〖虑到防 喘振控 制与压 缩机是 同时存在的，所以其应用也得到了广泛应用。

选用合适的防喘振控制方案是可以既保护装置，又带来很 大的经济效益 ，是 目前压缩机控制领域中的关键控制、高端控制，同时此控制可避免了因控制中对性能控制不准确而造成 的设备 损坏、浪费能源等 问题，还可以解决多种 控制 中的问题，具 有很高的应用价 值，保 证了压 缩机 的长 周期稳定运行，经济效益显著。