离心式压缩机常用变转速特性方程应用与改进.pdf

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1、第35卷第2期OIL＆GASGATHERING。TRANSPORTATIONANDTREATMENT离心式压缩机常用变转速特性方程应用与改进王继坤夏庆春中国石油西气东输管道分公司，上海200122油每储运与处理13摘要：为了快速、准确地拟合出离心式压缩机变转速特性方程，以便根据管道水力工况变化情况调节压缩机转速，使压缩机在高效区运行。以国内、外常用的变转速特性方程为模型，根据压缩机实际特性数据，利用最小二乘法进行拟合，并根据拟合结果对效率方程进行改进，增加方程中转速对效率的影响。结果表明：改进后的效率方程更符合压缩机特性曲线规律；采用已有的变转速特性方程和改进后的效率方程为模型可以快速、精确

2、地拟合出离心式压缩机特性曲线，为现场压缩机调节提供了可靠的技术依据。关键词：离心式压缩机；特性方程；特性曲线；拟合DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2017．02．0030前言离心式压缩机因其转速高、流量大、结构紧凑、尺寸小、重量轻、运行平稳、不污染所输送气体、维修工作量小、调节方便等特点被广泛应用于天然气长输管道行业。由于管道系统的水力工况经常发生变化，需要调节压缩机转速来适应这个变化；且压缩机能耗巨大，选择合理的压缩机转速，可以使压缩机稳定、高效运行，并节省大量能源。要选择合理的转速，必须确定该压缩机变转速的特性方程。目前主要有两种方法来建立变转速特性方程：一是从

3、纯机械设计计算角度出发，根据离心压缩机各元件的损失模型和各元件尺寸，从纯理论方面建立性能模型。1“1，该方法比较复杂，精度不高，适合于初步设计时的计算。二是根据实测数据回归曲线‘7。1⋯。由于离心式压缩机的工作区域是一个由最低转速性能曲线、最高转速性能曲线、喘振曲线和滞止曲线所组成的一个曲面。因此，对离心式压缩机的特性拟合是一个二维曲面拟合。目前对于离心式压缩机的工作曲面拟合一般采用的是两步一元拟合法"“，16。17。。另外，倪丽萍、翁史烈提出优化骨干线法，将二维特性曲线用三条一维曲线来表示¨⋯，通过选择合理的骨干线和基准线将离心式压缩机的二维特性线分解为两条骨干线参数曲线和一条基准线。这两

4、种曲面拟合方法都需要两个以上步骤才能拟合出离心式压缩机变转速特性方程。由于国内、外常用的离心式压缩机变转速特性方程是前人拟合的经验结晶，经过实践检验，本文以此为拟合模型，并对效率方程进行合理改进，改进后只需一步拟合，更方便且具有可靠精度，满足工程使用需求。1数学模型和拟合方法1．1数学模型国、内外常用的离心式压缩机变转速特性方程如下‘10。15I：1，1．1压头一转速一入口流量特性方程量=Ⅱ。+。，(警)+。：(警)2+。，(警)3c，，1．1．2效率一转速一入口流量特性方程叩=。。+o。(警)+b2(警)2+a。(警)3c2，收稿日期：2016—11—17作者简介：王继坤(1979一)，男

5、，江苏睢宁人，工程师，硕士，主要从事长输管道设备管理工作。14天然号与石油NATURALGASANDOPL2017年4月1．1．3喘振流量一转速特性方程Q⋯=C。+CIS+C2．s2+C3JS31．1．4滞止流量一转速特性方程(3)2实际拟合Q。ax=Do+DIS+D2S2+D3．s3(4)式中：H为压头，kJ／kg；S为转速，r／min；Q。为工作压力下人口流量，m3／s；叼为效率；Q。。为工作压力下喘振流量，m3／s；Q。。为工作压力下滞止流量，m3／s；a、b、C、D等为拟合系数。为了提高精度，理论上可以增加拟合多项式的次数。但是多项式次数增高时，必然引起行列式阶数的加大，计算量和计算

6、误差亦随之增加，处理时间也随之延长。因此，若无限制增加多项式次数，不但不会增加拟合精度，反而会使拟合精度有所下降。研究表明，5次多项式拟合效果最佳一。。考虑到国内外对离心式压缩机常用变转速特性方程使用情况[1¨“1，本文选用常用的3阶多项式。1．2拟合方法工程数学和统计研究中处理曲线拟合问题时，为反映实际数据点的变化规律，必然要求在每个离散点由数学模型得到的计算值与实测值之差都较小，通常要使误差的平方和最小，这种使误差平方和达到最小来确定数学模型表达式的方法称为最／b-<乘法。对给定的一组数据(X。，Y：)(i=0，1，⋯m)，如果用最小二乘法来拟合曲线，拟合曲线的一般表达式为：S(戈)=a

7、o中o(z)+al①l(石)+⋯+a。中。(z)(凡