离心式压缩机防喘振控制设计探讨

离心式压缩机防喘振控制设计探讨

赵洪浩周运超井盛

（沈阳鼓风机集团股份有限公司辽宁沈阳110869）

摘要：离心式压缩机是石油化工、天然气输送等领域广泛使用的大型关键增压设备。离心式压缩机通过带叶片的工作轮转动，带动气体运动，气体的动能增加，进而将气体部分动能转化为压力能，提高气体压力，具有单级流量大、易损件少、气体介质不与机器润滑系统油接触、转速较高等优点。由于离心式压缩机的压力与流量相关性较高，稳定工况区较窄，存在易喘振问题，需采用防喘振控制使离心式压缩机在工艺要求的工况下安全、平稳运行。

关键词：离心式；压缩机；防喘振；控制设计；分析

1导言

在有条件的情况下，通过对压缩机性能曲线现场实测来获得与现场实际运行相匹配的防喘振曲线。机组在这种防喘振系统控制下，应该是最为安全、最为经济的。因此在本文主要是针对了离心式压缩机防喘振控制设计进行了一定的分析研究，同时在这个基础上提出了下文中的内容，希望为相同行业进行工作的人员提供出一定价值的参考。

2离心式压缩机喘振的原因及危害

喘振是由于气体的可压缩性而造成的离心式压缩机的固有特性，喘振与压缩机负荷、被压缩气体的分子量、温度、压力及管网容量有关。在压缩机的运行过程中，如果其吸入量减少到一定值，一旦压缩比下降，输出管线中气体压力高于压缩机出口压力，被压缩了的气体很快倒流入压缩机，待管线压力下降后，气体流动方向又反过来。此时，其吸入流量和出口压力周期性低频率大幅度波动，周而复始，产生喘振，引起压缩机轴位移，使轴产生弯曲，造成机组振动加大，并波及到相邻的管网，喘振强烈时，能使压缩机严重破坏。为了防止出现喘振工况，就必须设置防喘振控制系统，因此对于这点而言必须要引起足够的重视。

3离心式压缩机产生喘振的原因

离心式压缩机在工作中，经常会出现喘振现象，这种问题的发生主要是因为压缩机在工作过程中，其中的气体流动产生超负荷运转，以及压缩机工作中的分子量、温度变化等多种原因造成。在压缩机正常工作中，若是吸入的含量逐渐减小，降到一定程度，就会导致其中的压缩比例发生变化，气体输出线路中的压力与压缩机正常压力出口的比例之间不协调，造成压缩机中的气体倒流在压缩机中，来回反复造成压缩机出现喘振现象。压缩机若是出现喘振现现象，会导致压缩机中的机器轴位出现变化，不能正常工作。因此在离心式压缩机运动过程中，一定要进行严格控制，防止出现喘振现象，并在出现喘振现象时及时改善，因此需要引起足够的重视。

4压缩机喘振现象防治规律

在一般工作状态中，离心式压缩机根据正常吸入流量的逐渐减少，将气体进行不断传输，传输过程中若是其中的外部流量大于内部流量就会导致压缩机工作出现异常，气流速度不能得到很好的控制，严重影响到压缩机，出现喘振现象。喘振问题的发生原因还需要根据实际工作的规划与研究进行分析，若是重油产业施工裂化的离心式压缩机，在工作中出现喘振现象，根据压缩机气流控制，将其中部分气流进行隔离取回，减少机器气流传输的压力，降低压缩机工作的负荷生产，在此基础上，更好的满足离心式压缩机运作需要。在离心式压缩机出现喘振问题期间，主要的防控技术包括对离心式压缩机的固定流量系统进行控制，以及离心式压缩机的可变动流量进行控制。对于压缩机中的固定限值流量控制主要是保证压缩机运行过程中一直能够在固定的范围内进行工作，严格控制压缩机工作范围，防止其运行到喘振范围中。对于这种固定控制方式，虽然比较简单，但是却是最直接的改善方式，不仅操作起来比较简单，并且防喘振可靠性比较高。可变动流量控制过程中，在离心式压缩机防喘振方面应用的也非常广泛，这种可变量控制方式虽然在技术上应用比较复杂，但是能够很好的保证能量的有效利于，是比较理想的一种方式，在这个方面引起足够的重视。

5离心式压缩机防喘振控制方案

考虑压缩机效能的最大化，避免能量的浪费，通过回流管线提高压缩机入口流量，降低出口压力，是实现压缩机防喘振控制的优选方案。压缩机防喘振控制的回流线通常包括采用冷却器降低回流气体温度的冷回流线和带有防喘振控制阀的热回流线。若单独采用冷回流线，由于冷却器的尺寸较大，压缩机出口泄压较慢，回流效率较低。若单独采用热回流线，回流效率较高，但回流气体未冷却。因此，常采用冷回流与热回流共同作用实现压缩机的防喘振控制。热回流先作用，快速降低压缩机出口压力，提高压缩机入口流量；冷回流逐渐作用，冷却回流气体。如上所述，该方案可能存在压缩机出口泄压较慢，回流效率较低等问题。，即多台压缩机共用1台空冷器，集中配置冷回流线，并分别为每台压缩机配置热回流线。如前文所述，该方案采用冷回流与热回流共同作用，防喘振效果较好。此外，由于多台压缩机只采用1台空冷器，成本较低，可作为常用推荐方案，因此需要对这个方面的内容引起足够的重视。

6压缩机防喘振控制手段

防喘振控制手段主要是针对压缩机出现喘振问题的解决方案，其中防喘振控制手段主要包含定极限流量法、变极限流量法两种手段。对于离心式压缩机的喘振问题一直是离心式压缩机研究的重点，也是危害压缩机平稳运行的工况之一，目前压缩机喘振的控制方式也在不断完善与加强，但是在离心式压缩机管理中实际运用的方法主要包含这两种。首先是定极限流量法，这种防喘振控制手段利用离心式压缩机运行中的流量进行控制，保证其中各个流量之间一定要高于设计流量，这样才能更好的保证压缩机正常运转，不会出现严重的喘振现象。与此同时需要根据离心式压缩机出现喘振现象的原因，选择相适应的流量控制值，保证控制的流量变化在离心式压缩机正常运行的范围内，防止出现压比过大或是流量不足出现喘振现象。在离心式压缩机运行过程中，若是出现喘振现象，这种情况下就需要采取回路的方式进行处理，将其中的流量进行回流的方式进行增加，防止压缩机的运行点进入压缩机的喘振区域内。这种流量控制方法在离心式压缩机运行中应用非常普遍，根据离心式压缩机中的数字仪表进行参数变化的监控，同时提升压缩机自身运行的可靠性，充分体现出离心式压缩机防喘振控制系统的优势。其次，变极限流量法主要是在压缩机出现严重负荷的状态下进行使用，这种方法能够更好的实现能源的充分利用，用来完善离心式压缩机中能源消耗比较大的缺陷。并且这种方式是在原有离心式压缩机防喘振控制系统上进行的改进与优化，很好的提高了防喘振控制系统的控制力度。

7结论

通过对上述的内容进行分析研究之后可以得出，综上所述，离心式压缩机是我国很多工业产业非常重视的一种设备，提高防喘振控制系统主要是为了更好的保证离心式压缩机的正常运行，同时更好的保证离心式压缩机的安全运行，促进其离心式压缩式得到更加稳定的运行。

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