透平压缩机防喘振控制策略探讨

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1、透平压缩机防喘振控制策略探讨黄乐观（湖北宜化化工股份公司，湖北宜昌443007）摘要:透平压缩机因其功率损失小、压力范围广、性能曲线平坦、操作范用较宽、排气均匀、气流无脉动、连续运转周期长等特点.在化工行业大气量洁净气体压缩中得到广泛应用。合理的防喘振控制策略，对于保证透平压缩机的安全运行和减少压缩机轻负荷下的能耗具有重要意义。介绍了透平压缩机喘振现象、恻歇振原理、喘振控制算法及控制策略。关键词：喘振；性能曲线；喘振曲线；防喘振控制0引言数据來源于•此图。某压缩机压缩缸的性能曲线如图1所示。其三种形式。因其功率损失小、压力范围广、性能横轴为流量；纵轴为出口压力（也可以为

2、压比）;压曲线平坦、操作范围较宽、排气均匀、气流无脉动、缩介质为CO2;相对分子质量为41.924;进口温度连续运转周期长等特点，在化工行业大气量洁净气为40°C;进口压力为0.12MP“;转速为7901,体压缩中得到广泛应用。其防喘振控制的优劣对7982,8064,8145,8226,8308r/mine的6机组的安全运行和减少轻负荷卜的能耗具有重要条性能曲线分别对应于压缩机不同工作转速下的特意义。性，把它们的左端点1—连成一条折线即为喘振61透平压缩机喘振现象线。喘振线右边为工作区，左边为喘振区，防喘振控透平压缩机在正常工作时若流量减小，则出制的n标是防止压缩机进入

3、喘振区工作。口压力升高，压缩机工作点向喘振点移动。当流量减小到低丁喘振点流量时，则会发生倒流现象。倒流到一定程度压缩机出口压力下降，乂恢复正向流动。这种气流在压缩机中來冋流动的现象称为喘振。此时，压缩机会发出类似哮喘的巨大响声，同时床缩机气体流量大幅波动、振动剧烈上升，若不能得到有效的控制可能对压缩机造成严重损伤⑴。2防喘振控制原理根拯喘振发生的原理，防喘振控制就是控制压缩机内的气体流量，防止其进入喘振区域工作。防喘振控制通常采用两种方法：当介质为空气等时，釆用在压缩机出口安装放空阀，利用放空来提高压缩机气体流量；当介质为天然气、氨等有毒、姒軸翼缈亜迦常是在丿瑚躲鹽押见

4、进出口安装凹流阀，利用回流来提高压缩机气体流暈。3防喘振算法组态3.1压缩机性能曲线通常，压缩机制造商会为每个（或吊联的一组）床缩缸提供一份预期性能曲线图。防喘振控制的图1压缩机预期性能线&2二二『二一壬3.2常用预组态防喘振算法某压缩机防喘振曲线示例如图2所示。SLL为喘振极限线；SC为喘振控制线HOVER为盘旋线。其中SCL,HOVER两条线由SM向右平移获得。S厶厶线基于压缩机性能曲线，结合具体吝麴癢卅蹩觀¥进附熾幺荻禅严通常采用以卜三种算法。1223）作者简介：黄乐观（1972-）,男，1995年毕业于湖北工业大学自控专业•任工程师•主要从啡化工白动化仪表应用

5、工作。町基本与％算法（压缩机进出口差压-与进口孔板差压的函数）。适用于恒定气体成分低压缩比的应用，见式（l）o/ISLL=K(p)(丿(fG)+B(1)轴流量孔板差压tf分比，横轴也可采用（测量流量/流量量程）［2］）。3.3防喘振PID控制回路组态防喘振控制最终日的是通过防喘振PID回路控制防喘振阀的开度，保证压缩机内有足够的气体流量，使压缩机工作在安全区域。防喘振PID回路有手动、剛和申级三种工作模式。可变极限防喘振控制丁作在串级模式下，其给定值SP山防喘振算法获得。获得控制回路SP值的方法有如下三种。町根据计算出的实际压头采用插值法计算得到所对应的S厶厶线上的

6、极限工作点（冇些控制系统提供相应的系统功能块，如:ICSTriplexrs•m•1・0、夕(3丿式中hsLt位于SLL线的压头；K系数；$流体经过压缩机的差压；RPM转速（曲线校止）；G入口导叶位置（选项）；B偏差（安全极限）。b）简化的多变压头与进口孔板差压算法。适用于冇变化或无变化气体成分的应用，见式（2）o1•1・0力si丄=Kps1(2)■a■式中Ps吸气压力；/a.排气压力；a恒定多变指数（常数）。c）基于热力学多变压头与进口孔板差压算法。适用于气体成分变化大的应用，见式（3）。在实际组态过程中算法的选择还要考虑压缩机工艺流程和系统配置方面的问题。比如:算法中

7、所涉及的测量点是否存在；多级串联防喘振时，是否冇段间换热器等因索。通常在条件具备的情T6300）ob）若直接采用S厶厶线所获得的点作为控制点会很容易使压缩机进入喘振区（工作点离喘振区域太近）。因此，通常的做法是将S厶厶线右移一定距离（通常为极限工作点加5%〜10%）得到SC厶线。c）压缩机在额定工况下其运行点通常会远大于SCL线，若以SC厶线作为防喘振回路的设定值（SP）,根据PID控制的原理，则只有当运行点（OP）低于SCL线时防喘振阀才会打开。但是，若因某种原因造成运行点急剧下降（如：压缩机出口阀突然关闭等），此时防喘振阀会因不能及