1、氮气压缩机防喘振控制系统 讲解 什么是喘振？ 喘振是指压力和体积周期性波动，甚至物料倒 流的现象，使得物料在叶片流道内受到周期性 吸入和排出的激励作用而发生的机械振动. 压缩机产生喘振现象的原因 每种压缩机都有它自己的工作特性曲线，即使一台压缩机，在不同转速 下其工作特性曲线也不同，如图（1）所示。可知：在一定转速下（如 1）随流量的变化，出口压力有一个极大值Pa，相应的入口流量Qa,正 常运行时QQa，随着Q的减少，出口压力相应上升，当Q继续减少， 使得QQa时，出口压力反而下降。这个现象将造成压缩机运行处于 不稳定状态。其产生原因是当进入压缩机叶轮的气体流量小于一定数 值时，气体进入叶轮的
2、冲角变化，也即是气体进入叶片的方与叶片一 进口角产生较大的偏差，在叶道中引起气流边界层分离，形成一个气 流漩涡区。 压缩机产生喘振现象的原因 压缩机产生喘振现象的原因 如图（2）所示：当入口流量进一步减少但一个特定值 Qa时，气流边界层的分离将扩及整个气流通道，以致 叶道中气流不能通过，没有气体排出。此时，压缩机 的排出压力就会突然下降，而与它出口相连的管网系 统内尚存在较高压力的气体，就会回流到叶轮中；在 那瞬间，回流的气体弥补了叶轮内气量的不足；从而， 使得叶轮回复正常工作，回升压力，重新把回流进来 的气体压出去。但由于此时Q小于Qa，故有产生漩涡 区，于是，出口压力和出口流量的剧烈脉动，
3、即是一 种交变的应力施加在压缩机上，引起机器与管道振动， 叶轮和叶片应力增加，并伴随有吼叫噪声，这 压缩机产生喘振现象的原因 种情况称之为压缩机的喘振，有资料又称之为脉动或者飞动。此 时工作点称之为喘振点。（如图2 1转速下为a点）同理，当管 网系统压力大于压缩机在此转速下能产生的出口压力的话，也 会出现喘振。喘振引起机身的振动，有可能损坏压缩机部件， 特别是对轴承和轴密封损坏更加严重。由于密封破坏，将是使 轮滑油串入流道，影响冷却器和冷却效率。有时可能引起转子 转向串动，损坏轴瓦或打碎叶轮。在严重大的情况下，将出现 飞车现象。所以，喘振是一种十分危险的现象，操作时和系统 设计时都必须十分注意
4、。压缩机决不允许在喘振情况下运行。 引起入了口流量的降低主要原因是操作不佳，入口管道堵塞或 工段未补气等因素。 如何防止喘振发生 如何防止喘振发生 压缩机在运行中，当管路系统阻力升高时，流量将随之减小， 有可能降低到允许值以下。防喘振系统的任务就是在流量降到 某一安全下限时，自动地将通大气的放空阀或回流到进口的旁 通阀打开，增大经过空压机的流量，防止进入喘振区。取流量 安全下限作为调节器的规定值。当流量测量值高于规定值时， 放空阀全关，当测量值低于规定值时，调节器输出信号，将放 空阀开启，使流量增加。压缩机工作效率高，在正常工况条件 下运行平稳，压缩气流无脉动，对其所输送介质的压力、流量、 温
5、度变化的敏感性相对较大，容易发生喘振造成严重事故。所 以应尽力防止压缩机进入喘振工况。喘振现象是完全以得到有 效控制的，如图（3）所示，根据离心压缩机在不同工况条件下 的性能曲线，只要我们把压缩机的最小流量控制在工作区（控 制线内），压缩机即可正常工作。喘振的标志是一最小流量点， 低于这个流量即出现喘振。因此需要有一个防止压缩机发生喘 振的控制系统，限制压缩机的流量不会降低到这种工况下的最 低允许值。即不会使压缩机进入喘振工况区域内。 如何防止喘振发生 防喘振控制系统 通常把为输送气体连接压缩机的管道、容器等全套设备，包括进、 排气管线 ,称为管网。压缩机进口气体压力为风，经过压缩机增 压至肌
6、，经过管道排出，压力下降到肌。压缩机的输气量GD和 管网的流量GR相等，或者说压缩机的排气压力等于管网的进口 压力肌，压缩机和管网就能稳定运行，即GD=GR或PD=PR管网 的特性曲线和压缩机的特性曲线的交点恰好能满足上述要求， 这就是压缩机和管网的联合运行点，如图（5）中的A点和B点。 防喘振控制系统 防喘振控制系统 要防止压缩机发生喘振，只需要时工作转速下的吸入 流量大于喘振点的流量Qp就可以了。因此，当所需的 流量小于喘振点的流量时，如生产负荷下降时，需要 将出口的流量旁路返回到入口，或将部分出口介质放 空，以增加入口流量。满足大于喘振点流量的控制要 求最基本的控制方法是最小流量极限控制，这种方法 又分为两种：固定极限流量和可变极限流量。 固定极 限流量法：如图（6）所示。让压缩机通过的流量总 是大于某一定值流量Gp，来达到对压缩机喘振的控制. 防喘振控制系统 单回路控制系统 单回路控制系统的特点是结构简单，投资少，易于调 整，投运，又能满足一般生产过程的工艺要求。单回 路控制系统一般由被控过程WO(s)、测量变送器 Wm(s)、调节器Wc(s)和调节阀Wv(s)等环节组成，如 图（9）所示为单回路控制系统的基本结构框图。 单回路控制系统
