4111K1防喘振系统改造浅谈

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1、CCC防喘振控制系统在4111K1空气压缩机使用探讨宁夏石化公司电仪部马兵陈微摘要：本文以宁夏石化公司4111K1空气压缩机改造为基础，介绍轴流压缩机防喘振控制原理，并结合应用实例，着重分析了一些技术要点、难点及解决方案。关键词：轴流压缩机，防喘振控制刖弓压缩机喘振是压缩机在流量减少到一定程度时所发生的一种非止常工况下的振动。顾名思义，喘振即为在压缩机出口或工艺气路流道不畅发生阻塞时由于压缩机腔内气体产生涡流而共鸣出的一种振动，就如同人的咳嗽，但是压缩机出现咳嗽时较人产生的后果要更为严重，对机体木身及生产工况危害也较大，严重吋可损坏轴瓦，密封或其他机体本身零部件等，因此自控中对喘

2、振的预防及发生喘振时的处理就显得尤为重要了。屮石油宁夏石化公司化肥一厂空气压缩机组(4111-K1)由德国德马克公司制造，压缩机的型号为AR150-8V-2,8级轴流，2级离心，由一台H木三菱重工公司生产的型号为7EH-9的带中间抽汽的凝汽式工业汽轮机驱动。此台机组自上个世纪八十年代安装使用后，其控制系统一直未进行过改进，一直沿用原机组配套的机械/液压式调速/抽汽控制系统。该机组的防喘振控制系统在DCS改造时已进入DCS操作。圧缩机组在多年的使用中多次出现轴流部分叶片发生断裂的情况，造成装置停产。转了也曾多次送返原制造厂进行修理，但问题仍然重复出现，对安全生产形成严重隐患。以此为

3、背景，2013年11月，借大修机会，电仪部对4111K1防喘振系统及性能控制系统进行了改造。本文则注重介绍喘振及防喘振的原理，结合两套原理对4111K1改造前后的优缺点做一简单总结。、喘振形成原理压力pII后系统阻力增加后的阻力线红色喘振线I后系统阻力线B,BA角度3角度n角度2角度1流量F图1因为特性，轴流压缩机压缩的空气，可直接排入大气，不一定在喘振时非要打回流，因此影响空压机运行状况的主要是出口系统压力（即后系统阻力）。图1中曲线I（定压）是出口压力（后系统阻力）线，当导叶开度为角度n时，与压缩机特性曲线角度n的交点A就是压缩机此时的稳定的工况点。如果导叶开度角度n不变，而

4、出口压力增加，则工况点会延曲线角度n上移，如曲线II。当超过某点B点时，就会发现压缩机出口流量和排气压力出现紊乱，压缩机振动，GP为喘振。图1中B点则称为临界喘振点。那么在不同的导叶开度下重复上述过程（如B）都存在这样一个临界喘振点。将所有喘振点以红线连接起来就形成喘振线，如图中红色喘振线。喘振线是每台压缩机所固有的，出厂时可从生产厂家获取。二、防喘振控制原理1・喘振控制原理通过喘振形成原理看，出口排气压力一定时防止压缩机流量过小（图1横轴），就能避免喘振；同样，入口流量一定时，控制出口排气压力同样能够避免喘振。那么，将入口流量和出口排气压力做到防喘振控制器中则能预防喘振。以宁夏

5、石化公司4111K1为例，控制流程简图如图2所示，其屮取压缩机的实际流量11FI1051的差压信号，即入口文丘利管差压；取压缩机出口压力测量值11PI1051O11HV1052（导11PI1051叶）UH1051看系统11FICZ1051控制器11FV10514111K1的性能及喘振系统主要由入口导向叶片11HV1O52（控制器为11PQ16）及防喘振控制器11FICZ1051组成。控制系统中11PQ16与11PT1051经计算后的值做为11FTCZ1051的设定值，而以入口流量11FT1051作为其测量值，通过PID计算调节防止喘振。2•安全裕度及防喘振线喘振区安全区图3为轴流

6、压缩机防喘振控制曲线图（经典图，现代一般喘振系统都是这样做的），其中曲线I为喘振线，形成原理如图1中红色喘振线，其上方为喘振区。那么人为的设置一条与之平行的线来防止压缩机喘振，如图屮曲线II,称为防喘振线。两条曲线Z间的距离则称为安全裕度，一般控制在5%〜10%之间。每当控制点越过防喘振线进入安全裕度去时，则调节防喘振阀调节放空流量而保持入口流量与排气压力的平衡使之跳出防喘振线；一旦越过喘振线进入喘振区，则防喘振阀全部联锁打开，甩掉后续工段，保证压缩机本体安全。而现在的防喘振控制当屮，为防止喘振线因为某些原因发生变化，每喘振一次就会增加其设置的安全裕度（1%或者2%的增加量）作为

7、新的防喘振点，即新的防喘振线右移，如图中曲线III,只有在确认后才可以复位到原喘振裕度。当然，4111K1rtlDCS做喘振及性能控制，没有画出其防喘振线，是通过PID调节来计算的，防喘振点的概念在一定程度上属于模糊，其裕度的概念也是通过就地喘振计数器PD1028来做的。三.4111K1防喘振系统的改造1、原系统存在的问题及CCC解决方案（1）原防喘振控制器在DCS中实现，而非采用专用的防喘振控制器。喘振是此类压缩机的固有特点，但压缩机的喘振线并不是一条固定不变的曲线，它根据入口