压缩机防喘振模糊控制分析

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1、大庆杠油学院硕L研究生学位论文引言一、课题研究背景及意义1)课题的来源和背景课题来源：本课题来源于大庆油田有限责任公司天然气分公司科技攻关项目。离心式压缩机用来压缩和输送化工生产中的各种气体，离·11,式压缩机通过叶轮的高速旋转，把叶轮中心部位的气体靠离心力的作用甩向外缘，使气体获得较高的速度。再通过扩压器将气体的速度能转换成压力能。与此同时，叶轮的中心部位形成了负压区，可将气体连续不断的吸入流道，完成对气体的升压和连续输送过程。喘振是离心式压缩机工作在小流量时的不稳定流动状态，它是离心式压缩机固有的特性。当压缩机发生喘振后，不能诈

2、常工作，压缩机性能显著恶化，供气系数大幅度波动破坏生产工艺系统的稳定性，机组各部件承受过高的动应力，叶轮、螺栓等紧固件松动，轴承、轴颈等滑动部件加速磨损，尤其对止推轴承产生冲击力，破坏润滑油膜的稳定性，使轴承合金产生疲劳裂纹，甚至烧毁，破坏机器原安装质量，使各部间隙发生变化，引起动静部分摩擦，甚至使转子发生弯曲变形，消耗压缩机额定功率近405，大部分转变成热能，某些零部件容易烧毁变形，密封元件损坏，级间压力失灵，使振动加剧，止推轴承烧毁，严重时大量气体外逸，引起爆炸事故w。离心式压缩机的防喘振控制就是当压缩机将要发生喘振时，通过对压

3、缩机入口流量的调节，或对出口压力调节等使压缩机的工作点远离防喘振线，使压缩机工作在稳定的工况区。目前对压缩机喘振的控制主要有两种方法：一是等流量控制：二是等压控制。在实际操作中，应用较多的就是利用防喘振控制阀，采用气量及压力双参数来作为控制防喘振阀开闭的参照，实现等流量调节。为保证压缩机能够更好地在安全稳定环境下运行、防止喘振现象发生，有必要在这一领域进行一些实用的自动化研究。本课题的研究目的是解决离心式压缩机的喘振问题，提高压缩机运行的质量和效率。2)本课题的研究意义在现代，石油、化工等工业生产系统的一个生产过程中的各个生产设备，

4、均由管道中的物料流和能量流将它们连接在一起，以进行各种各样的物理化学反应、分离、吸收等过程，从而生产出人们所期望的产品。为了强化生产，流体常常连续传送，以便连续生产，离心式压缩机是生产过程中十分重要的气体输送设备。喘振是离心式压缩机的固有特性，当离心式压缩机在喘振状态下运行时，容易造成设备发生损坏而造成气体物质的渗泄事故，不得不停工停产进行检修。这种事故有时造成的经济损失是巨大的。能不能在事故发生前进行有效的防制，是现代工业企业中迫切需要解决的课题。本课题属于大庆油田有限责任公司天然气分公司科技攻关项目，结合萨南深冷系统中压缩机的出

5、厂资料和现场的一些实际操作数据，设计了离心式压缩机防喘振模糊控制引占系统。所设计模糊控制系统基本满足设计要求，达到了能够根据不同的入口流量控制回流阀阀位防止喘振发生的目的。二、压缩机的分类与应用1)压缩机的分类压缩机有四种通用型式：往复式、回转式、离心式和轴流式压缩机。前两种压缩机是按减容压缩方式工作的；后两者则是根据气体加速再减速，使动能转换成势能的原理工作的。各种压缩机的应用范围决定于压缩介质的种类、特性、流量、压力和压缩机本身的特性，一般根据具体工业要求而定”1。’2)压缩机的应用动力用压缩机1)压缩气体驱动各种风动机械，如：

6、气动扳手、风镐。2)控制仪表和自动化装嚣。3)交通方面：汽车门的开启。4)食品和医药工业中用高压气体搅拌浆液。5)纺织业中，如喷气织机。气体输送用压缩机1)管道输送一用于克服气体在管道中流动过程中，管道对气体产生的阻力。2)瓶装输送一缩小气体的体积，使有限的容积输送较多的气体。制冷和气体分离用压缩机如氟罩昂制冷、空气分离等。石油、化工用压缩机1)用于气体的合成和聚合，如：氨的合成、甲醇的合成等。2)润滑油的加氢精制。三、国内外压缩机防喘振技术综述早在1955年，Emmons等人就开展了失速机理的研究，提出了失速形成的可能原因及失速沿

7、叶栅传播的机理。提出失速团以与转速相反的方向绕着周向方向旋转州。DAY将这种小失速团称为“小尺度扰动”‘41。1976年，Greitzer在Bullock和Wilcox的基于压缩机特性和节流阀特性的系统稳定性基础上，创造性地开辟了这一领域的研究工作。建立了一组描述压缩进入旋转失速或喘振的动态偏微分方程组，提出了临界B参数是判断系统是否产生失稳现象标志的观点”1。Moore采用小扰动理论，有限扰动理论和极限环理论分别对不同边界条件下的旋转失速特性进行了细致的理论研究，在此基础上与，Greitzer合作，提出了分析压缩机失稳现象的统一模

8、型，简称M-G模型，这一模型在系统稳定性分析、失速与喘振的数值模拟和压缩机动态特性模型构造等方面已得到较好应用。Mccaughan依据M—G模型，运用分叉理论分析了压缩系统非稳定性的特性，定性地2人庆石油学院硕上研究生学位论文提出了经