壓縮機防喘振控制

壓縮機防喘振控制第一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二第一部分壓縮機防喘振原理第一章壓縮機的種類第二章離心壓縮機特性第三章防喘振控制第二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二第一章壓縮機的種類1.根據(jù)壓縮機的壓縮原理，可以分為減容壓縮和加速流體壓縮。

減容壓縮是通過減少氣體體積來增加氣體的壓力；加速流體壓縮是通過把氣體的動能轉(zhuǎn)換為勢能來增加氣體的壓力。第三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二壓縮機的種類2.根據(jù)壓縮機的壓縮形式分，可分為往復(fù)式壓縮機、回轉(zhuǎn)式壓縮機、離心式壓縮機和軸流式壓縮機。往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式壓縮機的壓縮原理是減容壓縮；離心式和軸流式壓縮機的壓縮原理是加速流體壓縮。第四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二第二章離心壓縮機特性1.離心壓縮機的一般規(guī)律給定轉(zhuǎn)速，排氣壓力與流量成反比容積流量與轉(zhuǎn)速成正比排氣壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比功率與轉(zhuǎn)速立方成正比第五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二離心壓縮機特性2.喘振當(dāng)壓縮機的負荷降低到一定程度時，氣體排送會發(fā)生往復(fù)運動的強烈振蕩，從而導(dǎo)致機身的劇烈振動，稱為喘振。這是氣體動力裝置的一種特性。第六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二離心式壓縮機與軸流式壓縮機的比較離心壓縮機適用于中、小流量和中、高壓力的場合。流量約20～2000Nm3/min，大的可達

10000Nm3/min，單缸壓比約3.5～10，多缸排氣壓力可高達90MPa以上，多變效率約為（76～83）%。軸流壓縮機適用于中、大流量和低、中壓力的場合。流量約800～20000Nm3/min，單缸壓比約2.7～9，雙缸排氣壓力可達3.89MPa，一般多變效率為（87～91）%。第七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二第三章防喘振控制1.壓縮機的性能曲線2.管路特性曲線3.壓縮機的工作點4.喘振的原因5.喘振分析6.喘振周期7.喘振線8.壓縮機防喘振控制方法第八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二1.壓縮機的性能曲線對于一定的氣體而言，在壓縮機轉(zhuǎn)速一定時，每一流量都對應(yīng)一個壓力，把不同流量下對應(yīng)的每一個壓力連成一條曲線，即為壓縮機的性能曲線。第九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二性能曲線橫坐標(biāo)是壓縮機的入口流量。縱坐標(biāo)的選取有三種：1）出口壓力Pd；

2）壓力差（Pd－Ps）；

3）壓力比（Pd/Ps）。性能曲線是壓縮機的固有特性。性能曲線入口流量第十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二2.管路特性曲線管路特性曲線就是當(dāng)管路情況一定時，氣流流過該管路時所需的能頭與管路流量Q的關(guān)系。對離心壓縮機來說，管路只是指壓縮機的排氣側(cè)的管路，在這種管路中，管路所需的能頭可以用管端壓力pe（即壓縮機出口背壓）的大小來反映。第十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二管路特性曲線公式將上式表示在坐標(biāo)圖上，即為一條二次拋物線，它是管路端壓與進氣量的關(guān)系曲線，即為管路特性曲線。第十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二管路特性曲線壓縮機管路特性曲線如圖所示。當(dāng)管路很短、閥門全開時，阻力損失很小，管路特性曲線幾乎是一條水平線，如線L1；當(dāng)管路很長或閥門關(guān)小時，阻力損失增大，于是變成線L2所示；閥門開度愈小，曲線變得愈陡，如線L3；當(dāng)管網(wǎng)的操作壓力下降，則管路特性曲線下移；當(dāng)pr為常壓時，管路特性曲線即為線L4。第十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二3.壓縮機的工作點因為壓縮機是串聯(lián)在管路中，故當(dāng)它正常工作時，必須滿足：1）流過壓縮機的氣量必須等于流過管路的氣量（指換算到同一狀態(tài)下）；2）管端壓力pe應(yīng)與壓縮機的排壓相等。因此，壓縮機的工作點一定是在該壓縮機的性能曲線與管路特性曲線的交點上。第十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二壓縮機的工作點性能曲線管路特性曲線工作點第十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二4.喘振的原因當(dāng)壓縮機入口氣體流量小于壓縮機的最小流量時，會導(dǎo)致壓縮機排氣管壓力比機組內(nèi)部壓力高，這時氣體會發(fā)生瞬間倒流，壓縮氣體倒流又使得排出側(cè)氣體壓力降低，機組內(nèi)部壓力升高，使氣體流量恢復(fù)，直到出口壓力升高，又重復(fù)上述過程，這就是壓縮機的喘振。壓縮機性能曲線的最高點就是喘振點。第十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二喘振點性能曲線上，喘振點右側(cè)為穩(wěn)定工作區(qū)，左側(cè)為喘振區(qū)（不穩(wěn)定區(qū)）。A喘振點第十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二5.喘振分析如圖所示，D點為喘振點。假設(shè)A點為穩(wěn)定工作點，如果有某種擾動，使工作點移動到B點，這時壓縮機的壓比增大，使得出口壓力高于管網(wǎng)壓力，壓縮機仍可正常工作。在D點壓縮機處于臨界狀態(tài)。如流量繼續(xù)減少到達D點左側(cè)（如C點），此時壓縮機壓比減小使得壓縮機的出口壓力減小，從而使管網(wǎng)壓力高于壓縮機出口壓力，造成氣體倒流，形成喘振。第十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二喘振分析喘振的發(fā)生主要是由于管路特性曲線的變化使工作點移動到喘振點左側(cè)。如圖，假設(shè)A點為穩(wěn)定工作點，但由于管路特性曲線發(fā)生變化，使工作點移動到B點，到達喘振點左側(cè)，從而引起喘振。AB第十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二6.喘振周期如圖所示假設(shè)壓縮機在A點正常工作，由于某種原因降低負荷，工作點會向左移動，當(dāng)?shù)竭_B點時，壓縮機進入極限工作點，出口壓力比最大，若負荷繼續(xù)下降，出口壓力將迅速降低，而與其相連接的工藝系統(tǒng)瞬間壓力沒變，氣體將會倒流，工作點迅速到達C點，這時出口壓力與系統(tǒng)壓力瞬間相等。由于壓縮機還在運行，出口流量很快增大，極限工作點很快移到D點，因流量變大，管路特性曲線變陡，必然會使工作點回到A點，這就是一個完整的出口壓力波動周期，我們稱其為喘振周期。第二十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二7.喘振線壓縮機壓縮同一種氣體，同樣的進氣條件，在不同的轉(zhuǎn)速下，可以得到一簇性能曲線，把這些曲線的喘振點連起來，就得到壓縮機的喘振線。第二十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二喘振線喘振線右側(cè)為穩(wěn)定工作區(qū)，左側(cè)為喘振區(qū)（不穩(wěn)定區(qū)）。喘振線上壓比最大，因此效率最高。喘振線第二十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二8.壓縮機防喘振控制最簡單，也是最常用的方法就是安裝回流閥（或放空閥），當(dāng)壓縮機的入口流量小于喘振流量時，將出口處的氣體回流到入口處（或放空）來增大入口流量。第二十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二壓縮機防喘振控制方法壓縮機防喘振的控制方法大致可分為固定極限流量法和可變極限流量法。第二十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二1).固定極限流量法固定極限流量是使壓縮機的入口流量保持大于最高轉(zhuǎn)速下的臨界流量，從而避免進入喘振區(qū)運行，但在低轉(zhuǎn)速下效率太低，能量浪費太大。控制線第二十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二2).可變極限流量法可變極限流量法是為了減少壓縮機的能量損耗，在壓縮機負荷經(jīng)常波動的場合采用?？刂凭€第二十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二第二部分D-R壓縮機防喘振控制第一章概述第二章通用性能圖第二十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二第一章概述性能曲線的X軸是流量變量Mθ0.5/δ，范圍是0－100％。這里M是實際的質(zhì)量流量率，θ是實際入口溫度和參考入口溫度的比率，δ是實際入口壓力和參考入口壓力的比率。其中，θ0.5/δ是溫度和壓力補償系數(shù)。第二十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二第二章通用性能圖壓縮機入口條件（如溫度、壓力、分子量）改變時，壓縮機的喘振線會發(fā)生變化。當(dāng)進氣溫度升高或者進氣壓力下降或者氣體組分變輕，都會導(dǎo)致壓縮機性能曲線下移。第二十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二通用性能圖假如壓縮機入口體積流量為qv，入口流量差壓為hs，入口絕對壓力為ps，出口絕對壓力為pd，則第三十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二通用性能圖第三十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期二通用性能圖這個公式包括了