离心压缩机系统控制规律的分析.pdf

《离心压缩机系统控制规律的分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1346化工自动化及仪表第38卷离心压缩机系统控制规律的分析裘浔隽杨瑜文(南京工程学院能源与动力工程学院，南京211167)摘要在分析离心式压缩机动态特性的基础上，对等流量或管网压力的控制规律进行了阐述，分析了节流调节和变转速调节，提出了管网压力与电网频率之间的相似关系，从而将成熟的电网控制规律引入管网控制中。关键词离心压缩机控制规律节流调节变速调节中图分类号TH45文献标识码A文章编号1000-3932(2011)11．1346-03离心式压缩机作为一种过程流体机械，在工业的各个行业中有着广泛的应用，特别

2、是在石油化工及能源工业中。离心式压缩机用于压缩气体，包括空气和各种过程流体，如：天然气的远输、油田伴生气中各种成分的提取等。笔者所述的离心式压缩机系统是指离心压缩机及其下游的管网系统或者其下游“接收”这种被压缩气体的对象。从工程应用的角度看，单独研究离心压缩机既不实用也不方便。这和发电行业一样，在设计发电工程项目时，应将发电机与其所接人的电网联系在一起考虑。1对象特性分析图1为离心压缩机系统主要管路部件配置示意图。去旁路气体管网p、用户用户供气图1离心压缩机系统主要配置示意图CC——离心式压缩机；V一1——

3、入口调节阀；V一2——防喘控制阀；P-，、T。’——待压缩气体的状态参数；P。、t——离心压缩机入1=I气体状态参数；Pd、Td——离心压缩机的出I：1参数；‘P。——管网压力；V-3一V-5——两位截止阀；r／,——离心压缩机的转速；Q。——离心压缩机出1：3流量1．1离心压缩机的压力／流量特性由图2离心压缩机在P。’及r。’为常数时的压力／流量特性曲线⋯可知，图中的3个参数P。、Q。、n中只要能确定两个，则离心压缩机的工况点将唯一确定。也就是说，单纯从离心压缩机来讲，它的工况点控制在所要求的位置上时，它

4、应有两个调节量，从原理上说，这两个控制点只要是参数P。、Q¨n中的任意两个组合即可。图2离心压缩机的压力／流量／转速特性曲线1．2管网部分从工程使用角度来看，离心压缩机的排气不可能排入一个不确定的容器中。任何的容器，输入到它里面的气体的流量，在输入管路流量系数C一定的情况下，它应该是输入气体压力P。及容器中已存气体压力P。的函数，即：Qd=，(Pd，Pw)(1)收稿日期：2011-09-29(修改稿)第11期裘浔隽等．离心压缩机系统控制规律的分析由图3所示的管网压力／流量特性曲线可知，容器中压力或管网压力越

5、大，意味着其输入到管网中的压力阻力越大，则曲线应向上移动，当离心压缩机的排气输入到一个管网系统，而该管网系统中有多台供气机组及多个用气的用户时，这个P。就不可能仅由本压缩机机组来控制，该机组将其看作一个扰动处理，从而理论上可以简化为：Q。=．厂(P。)(2)阻力增加图3管网的压力／流量特性曲线当将离心压缩机接入相应的管网系统时，便得到一个离心压缩机与管网系统的工作点，如图4所示。从数学的层面上来理解，可知式(2)是图2的一个约束条件(即约束方程)，就使得图2离心压缩机的自由度变为1个，即只有一个自变量，也就

6、是离心压缩机系统只有一个调节量。pQd图4离心压缩机及管网的共同工作点2离心压缩机系统控制量的选择图1所示的离心压缩机系统配置了两个可供选择的调节量：V-1调节阀和转速rt．。它们分别对应节流调节和转速调节旧1。在实际使用中只能用1个调节量，当选择了某一个调节量时，另一个调节量应处于不变的位置。图5说明不论采用节流还是转速调节，均可实现等压力调节或者等流量调节。在实施节流调节时，转速n可视为基本不变，即处于定转速运行状态，反之在处于变转速调节时，则V一1入口调节阀开度应不变(在有些工程项目中可不配置此阀)。

7、一般原则为：若本压缩机组不参加管网压力P。的调节时，可采用等流量调节；若本压缩机组是作为管网压力P。的调节机组之一时，应采用等压力调节。V一1调协阀饰。压力调节等Q。流量调青图5离心压缩机控制规律节流调节有压损△p，因此从节能的角度不是最佳的，但是节流调节对驱动设备的要求低，它可以处于定转速运行；变转速调节时，减少了节流损失，但是转速的变动是由驱动离心压缩机旋转的原动力设备来实现的，对于驱动设备的要求高。在化工行业中，若被压缩气体的工艺参数变化不大，驱动设备可以简单地选用常规的50Hz的异步电动机；而对于变

8、转速调节的驱动设备的选型，它通常可选用分轴燃气轮机或者VFD(可变频器)带动变频异步电动机来驱动。选择时，应根据离心压缩机具体工作地点的能源条件来决定。3管网压力P。的调节不论采用等压力还是等流量调节，P。作为离心压缩机的出口背压，它在变化时影响离心压缩机的工况。这种情况与发电机组与电网的关系一样，当然，在电力行业中存在着频率刚性可看作无穷大的大电网，而在气体管网特性中不可能存在压力刚性无穷大的气体管网。若管网压