轴流压缩机的防喘振控制.pdf

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1、第37卷第3期化工机械287轴流压缩机的防喘振控制陈晗+(兰州理工大学)刘飞跃(西安大唐电信有限公司)摘要通过对轴流压缩机喘振现象和防喘振控制方法的分析。设计了一种基于变增益系数和变积分系数结合的PID调节喘振的方案。该方法有效地克服了变增益系数法系统易扰动和变积分系数法的易滞后缺点，从而提高了轴流压缩机的安全和经济性能。关键词轴流压缩机防喘振变增益系数变积分系数中图分类号TQ051．2l文献标识码A文章编号0254-6094(2010)03-0287-05喘振是由于透平压缩机的气流产生旋转脱流，

2、工况点脱离了平衡点，而导致的一种周期性振荡的现象。喘振发生时，压力和流量产生剧烈的周期性振荡，使压缩机效率大幅降低，甚至对压缩机造成致命伤害。喘振发生的原因，一方面是由于压缩机工作在恶劣的工况条件下，另一方面是缺乏有效的防喘振控制系统。防喘振控制是保证压缩机正常运行和延长压缩机寿命的关键⋯。本文根据轴流压缩机性能曲线的特点，提出了一种变增益系数和变积分系数结合的PID调节防喘振控制方法，提高了轴流压缩机的可靠性、安全性、经济性等性能指标。1喘振控制原理喘振控制的目的就是要在喘振出现先兆时将其消除，

3、始终保证压缩机工况点运行在喘振线以下，即安全区域内。防喘振控制就是利用这一原理，在喘振线以下设置一条防喘振线，防止喘振的发生‘21。如图1所示，防喘振控制线是喘振控制的基准线，广般将喘振线对应的排气压力下移8％一10％作为防喘振线，使工况点始终运行在防喘振线以下。如果工况点在防喘振线以卜，控制系统自动调节防喘振阀门开度，降低压缩机出口压力，防止喘振发生。防喘振线是一个动态折线函数，随着工况点的压力变化而做动态的变化，其调节过程也是一个动态响应过程。为了保证机组的安全，通常在喘振线和防喘振线之间设置

4、一条放空线，用于机组危险时刻，立即卸压，通常将喘振线下移2％～3％作为放空线。因此，防喘振控制是透平压缩机的重要控制内容。线AD图l工况轴流压缩机的防喘振曲线因出口流最是压缩机入口压差(喉部压差)的函数．厂(△p)，而实际采用的方法是实测出的压缩机喉部压差(△p)与排气压力P的函数关系，得出压缩机的喘振曲线，即在不同的喉部压差下，测量对应的喘振压力，将测量的点用折线连接即可绘出横坐标为喉部差压，纵坐标为排气压力的曲线，称为该机组的喘振线旧，。为了安全实际中将喘振线纵坐标参数下移3％作为放空线，工况

5、点在放空线以下，系统根据喘振线自动调节喘振阀状态，如果工况点在放空线以上，则放空阀全开，系统卸压，以达到防止喘振的目的。通常实测喘·陈晗，女，1969年12月生。工程师。甘肃省兰州市，730050。288化工机械2010年振线纵坐标参数下移8％得到该机组的防喘振线，当出口压力到达防喘振线时，控制系统自动调节防喘振阀开度，降低出U压力来防止喘振发生。2防喘振控制系统设计经入LJ温度补偿校正后的喉部压差的计算函数八△p、T．)作为防喘振i皓!I节器计算压力设定值SV，压缩机实际出口压力PV作为测蘑值，

6、防喘振调节器通过对设定值和测量比较来调节喘振阀门实现压缩机的防喘振控制。系统采集喉部差压、入u温度进行温度力补偿，将补偿过的差压，送给防喘振折线函数进行计算，得出该工况点下的排气压力卜限，将该上限作为PID的设定值，将经过换算的排气压力测量值作为过程测量值。如图2所示，PID根据设定值和过程测鼍值偏差的大小及负号进行可变增益和可变积分的计算实现防喘振阀的快开慢关。由于防喘振阀为气关阀，故将PID调节输出值与手动压力凋节制进行信号低选，即开度信号优先。当压缩机运行在安全域时，防喘振控制器的输出为最大

7、，一般为20mA，防喘振调节阀门处于完全关闭状态。妒匝稍蜒卜咂砸卜岖圃卜吨圊]+匦m屯塑匿Pr—f卅一L———恒葡酾卜—一lL———————————一流量检测卜——————————-J图2工况轴流压缩机的控制过程囤图回互匦群I热I[壶[卜屯巫珂t匾亟面圈t[画亟]时，通过低选功能来实现防喘振控制器对放夺阀的控制作用，即在不同的工况下，进行选择性调节。所谓选择性调节是指两个以卜调节器的输出迭加后，按预定高或低选关系选择控制信号，以适应不同的工况一j。当工况异常时，防喘振器控制调节控制放空阀，实现机组

8、的防喘振保护功能，此时，压力调节器控制器处于待命状态，直到工况恢复正常后，压力调节器再次控制放空阀。这一功能主要靠低选逻辑来实现放空阀门对压力辅助调节的作用。2．1喘振线的计算因喘振是一个迅速产生的过程，从最大流量到反向流动只需0．04s，又因喘振受机组本身因素和管网压力等冈素的影响，其过程复杂难以建立精确的数理分析模型，因而喘振的计算和检测都无法准确一1。目前，性能实测试验是获取压缩机喘振线的主要途径。喘振线的计算是根据实测各个喘振点的出口压力和压缩机喉部压差的关系，可简化为利用