透平壓縮機(jī)防喘振控制策略探討

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1、透平壓縮機(jī)防喘振控制策略探討黃樂觀（湖北宜化化工股份公司，湖北宜昌443007）摘要:透平壓縮機(jī)因其功率損失小、壓力范圍廣、性能曲線平坦、操作范用較寬、排氣均勻、氣流無脈動、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長等特點.在化工行業(yè)大氣量潔凈氣體壓縮中得到廣泛應(yīng)用。合理的防喘振控制策略，對于保證透平壓縮機(jī)的安全運(yùn)行和減少壓縮機(jī)輕負(fù)荷下的能耗具有重要意義。介紹了透平壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象、惻歇振原理、喘振控制算法及控制策略。關(guān)鍵詞：喘振；性能曲線；喘振曲線；防喘振控制0引言數(shù)據(jù)來源于?此圖。某壓縮機(jī)壓縮缸的性能曲線如圖1所示。其三種形式。因其功率損失小、壓力范圍廣、性能橫軸為流量；縱軸為出口壓力（也可以為

2、壓比）;壓曲線平坦、操作范圍較寬、排氣均勻、氣流無脈動、縮介質(zhì)為CO2;相對分子質(zhì)量為41.924;進(jìn)口溫度連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長等特點，在化工行業(yè)大氣量潔凈氣為40°C;進(jìn)口壓力為0.12MP“;轉(zhuǎn)速為7901,體壓縮中得到廣泛應(yīng)用。其防喘振控制的優(yōu)劣對7982,8064,8145,8226,8308r/mine的6機(jī)組的安全運(yùn)行和減少輕負(fù)荷卜的能耗具有重要條性能曲線分別對應(yīng)于壓縮機(jī)不同工作轉(zhuǎn)速下的特意義。性，把它們的左端點1—連成一條折線即為喘振61透平壓縮機(jī)喘振現(xiàn)象線。喘振線右邊為工作區(qū)，左邊為喘振區(qū)，防喘振控透平壓縮機(jī)在正常工作時若流量減小，則出制的n標(biāo)是防止壓縮機(jī)進(jìn)入

3、喘振區(qū)工作?？趬毫ι?，壓縮機(jī)工作點向喘振點移動。當(dāng)流量減小到低丁喘振點流量時，則會發(fā)生倒流現(xiàn)象。倒流到一定程度壓縮機(jī)出口壓力下降，乂恢復(fù)正向流動。這種氣流在壓縮機(jī)中來冋流動的現(xiàn)象稱為喘振。此時，壓縮機(jī)會發(fā)出類似哮喘的巨大響聲，同時床縮機(jī)氣體流量大幅波動、振動劇烈上升，若不能得到有效的控制可能對壓縮機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p傷⑴。2防喘振控制原理根拯喘振發(fā)生的原理，防喘振控制就是控制壓縮機(jī)內(nèi)的氣體流量，防止其進(jìn)入喘振區(qū)域工作。防喘振控制通常采用兩種方法：當(dāng)介質(zhì)為空氣等時，釆用在壓縮機(jī)出口安裝放空閥，利用放空來提高壓縮機(jī)氣體流量；當(dāng)介質(zhì)為天然氣、氨等有毒、姒軸翼緲亜迦常是在丿瑚躲鹽押見

4、進(jìn)出口安裝凹流閥，利用回流來提高壓縮機(jī)氣體流暈。3防喘振算法組態(tài)3.1壓縮機(jī)性能曲線通常，壓縮機(jī)制造商會為每個（或吊聯(lián)的一組）床縮缸提供一份預(yù)期性能曲線圖。防喘振控制的圖1壓縮機(jī)預(yù)期性能線&2二二『二一壬3.2常用預(yù)組態(tài)防喘振算法某壓縮機(jī)防喘振曲線示例如圖2所示。SLL為喘振極限線；SC為喘振控制線HOVER為盤旋線。其中SCL,HOVER兩條線由SM向右平移獲得。S厶厶線基于壓縮機(jī)性能曲線，結(jié)合具體吝麴癢卅蹩觀￥進(jìn)附熾幺荻禪嚴(yán)通常采用以卜三種算法。1223）作者簡介：黃樂觀（1972-）,男，1995年畢業(yè)于湖北工業(yè)大學(xué)自控專業(yè)?任工程師?主要從啡化工白動化儀表應(yīng)用

5、工作。町基本與％算法（壓縮機(jī)進(jìn)出口差壓-與進(jìn)口孔板差壓的函數(shù)）。適用于恒定氣體成分低壓縮比的應(yīng)用，見式（l）o/ISLL=K(p)(丿(fG)+B(1)軸流量孔板差壓tf分比，橫軸也可采用（測量流量/流量量程）［2］）。3.3防喘振PID控制回路組態(tài)防喘振控制最終日的是通過防喘振PID回路控制防喘振閥的開度，保證壓縮機(jī)內(nèi)有足夠的氣體流量，使壓縮機(jī)工作在安全區(qū)域。防喘振PID回路有手動、剛和申級三種工作模式?？勺儤O限防喘振控制丁作在串級模式下，其給定值SP山防喘振算法獲得。獲得控制回路SP值的方法有如下三種。町根據(jù)計算出的實際壓頭采用插值法計算得到所對應(yīng)的S厶厶線上的

6、極限工作點（冇些控制系統(tǒng)提供相應(yīng)的系統(tǒng)功能塊，如:ICSTriplexrs?m?1?0、夕(3丿式中hsLt位于SLL線的壓頭；K系數(shù)；$流體經(jīng)過壓縮機(jī)的差壓；RPM轉(zhuǎn)速（曲線校止）；G入口導(dǎo)葉位置（選項）；B偏差（安全極限）。b）簡化的多變壓頭與進(jìn)口孔板差壓算法。適用于冇變化或無變化氣體成分的應(yīng)用，見式（2）o1?1?0力si丄=Kps1(2)■a■式中Ps吸氣壓力；/a.排氣壓力；a恒定多變指數(shù)（常數(shù)）。c）基于熱力學(xué)多變壓頭與進(jìn)口孔板差壓算法。適用于氣體成分變化大的應(yīng)用，見式（3）。在實際組態(tài)過程中算法的選擇還要考慮壓縮機(jī)工藝流程和系統(tǒng)配置方面的問題。比如:算法中

7、所涉及的測量點是否存在；多級串聯(lián)防喘振時，是否冇段間換熱器等因索。通常在條件具備的情T6300）ob）若直接采用S厶厶線所獲得的點作為控制點會很容易使壓縮機(jī)進(jìn)入喘振區(qū)（工作點離喘振區(qū)域太近）。因此，通常的做法是將S厶厶線右移一定距離（通常為極限工作點加5%?10%）得到SC厶線。c）壓縮機(jī)在額定工況下其運(yùn)行點通常會遠(yuǎn)大于SCL線，若以SC厶線作為防喘振回路的設(shè)定值（SP）,根據(jù)PID控制的原理，則只有當(dāng)運(yùn)行點（OP）低于SCL線時防喘振閥才會打開。但是，若因某種原因造成運(yùn)行點急劇下降（如：壓縮機(jī)出口閥突然關(guān)閉等），此時防喘振閥會因不能及