壓縮機(jī)防喘振控制

1、壓縮機(jī)防喘振控制壓縮機(jī)防喘振控制第一部分第一部分 壓縮機(jī)防喘振原理壓縮機(jī)防喘振原理第一章 壓縮機(jī)的種類第二章 離心壓縮機(jī)特性第三章 防喘振控制第一章第一章 壓縮機(jī)的種類壓縮機(jī)的種類l1. 根據(jù)壓縮機(jī)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。壓縮機(jī)的種類壓縮機(jī)的種類l2. 根據(jù)壓縮機(jī)的壓縮形式分，可分為往復(fù)式壓縮機(jī)、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)和軸流式壓縮機(jī)。往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的壓縮原理是減容壓縮；離心式和軸流式壓縮機(jī)的壓縮原理是加速流體壓縮。第二章第二章 離心壓縮機(jī)特性離心壓縮機(jī)特性l1.

2、 離心壓縮機(jī)的一般規(guī)律u給定轉(zhuǎn)速，排氣壓力與流量成反比u容積流量與轉(zhuǎn)速成正比u排氣壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比u功率與轉(zhuǎn)速立方成正比離心壓縮機(jī)特性離心壓縮機(jī)特性2. 喘振 當(dāng)壓縮機(jī)的負(fù)荷降低到一定程度時(shí)，氣體排送會發(fā)生往復(fù)運(yùn)動的強(qiáng)烈振蕩，從而導(dǎo)致機(jī)身的劇烈振動，稱為喘振。這是氣體動力裝置的一種特性。離心式壓縮機(jī)與軸流式壓縮機(jī)的比較離心式壓縮機(jī)與軸流式壓縮機(jī)的比較l離心壓縮機(jī)適用于中、小流量和中、高壓力的場合。流量約202000Nm3/min，大的可達(dá) 10000Nm3/min，單缸壓比約 3.510，多缸排氣壓力可高達(dá)90MPa以上，多變效率約為（7683）%。l軸流壓縮機(jī)適用于中、大流量和低、中壓力

3、的場合。流量約 80020000Nm3/min，單缸壓比約2.79，雙缸排氣壓力可達(dá)3.89MPa，一般多變效率為（8791）%。第三章第三章 防喘振控制防喘振控制1. 壓縮機(jī)的性能曲線2. 管路特性曲線3. 壓縮機(jī)的工作點(diǎn)4. 喘振的原因5. 喘振分析6. 喘振周期7. 喘振線8. 壓縮機(jī)防喘振控制方法1. 壓縮機(jī)的性能曲線壓縮機(jī)的性能曲線l對于一定的氣體而言，在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，每一流量都對應(yīng)一個(gè)壓力，把不同流量下對應(yīng)的每一個(gè)壓力連成一條曲線，即為壓縮機(jī)的性能曲線。性能曲線性能曲線l橫坐標(biāo)是壓縮機(jī)的入口流量。l縱坐標(biāo)的選取有三種： 1）出口壓力Pd； 2）壓力差（PdPs）； 3）壓力比（

4、Pd/Ps）。l性能曲線是壓縮機(jī)的固有特性。性能曲線入口流量2. 管路特性曲線管路特性曲線l管路特性曲線就是當(dāng)管路情況一定時(shí)，氣流流過該管路時(shí)所需的能頭與管路流量Q的關(guān)系。l對離心壓縮機(jī)來說，管路只是指壓縮機(jī)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(jī)出口背壓）的大小來反映。管路特性曲線公式管路特性曲線公式l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(jìn)氣量的關(guān)系曲線，即為管路特性曲線。管路特性曲線管路特性曲線l壓縮機(jī)管路特性曲線如圖所示。當(dāng)管路很短、閥門全開時(shí)，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(shí)，阻力損失增大，

5、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(shí)，管路特性曲線即為線L4。3. 壓縮機(jī)的工作點(diǎn)壓縮機(jī)的工作點(diǎn)l因?yàn)閴嚎s機(jī)是串聯(lián)在管路中，故當(dāng)它正常工作時(shí)，必須滿足：1）流過壓縮機(jī)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(jī)的排壓相等。l因此，壓縮機(jī)的工作點(diǎn)一定是在該壓縮機(jī)的性能曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)上。壓縮機(jī)的工作點(diǎn)壓縮機(jī)的工作點(diǎn)性能曲線管路特性曲線工作點(diǎn)4. 喘振的原因喘振的原因l當(dāng)壓縮機(jī)入口氣體流量小于壓縮機(jī)的最小流量時(shí)，會導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣管壓力比機(jī)組內(nèi)部壓力高，這時(shí)氣體會發(fā)生瞬間倒流，壓縮

6、氣體倒流又使得排出側(cè)氣體壓力降低，機(jī)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(jī)的喘振。l壓縮機(jī)性能曲線的最高點(diǎn)就是喘振點(diǎn)。喘振點(diǎn)喘振點(diǎn)l性能曲線上，喘振點(diǎn)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(diǎn)5. 喘振分析喘振分析l如圖所示，D點(diǎn)為喘振點(diǎn)。假設(shè)A點(diǎn)為穩(wěn)定工作點(diǎn)，如果有某種擾動，使工作點(diǎn)移動到B點(diǎn)，這時(shí)壓縮機(jī)的壓比增大，使得出口壓力高于管網(wǎng)壓力，壓縮機(jī)仍可正常工作。在D點(diǎn)壓縮機(jī)處于臨界狀態(tài)。如流量繼續(xù)減少到達(dá)D點(diǎn)左側(cè)（如C點(diǎn)），此時(shí)壓縮機(jī)壓比減小使得壓縮機(jī)的出口壓力減小，從而使管網(wǎng)壓力高于壓縮機(jī)出口壓力，造成氣體倒流，形成喘振。喘振分析喘振分析

7、l喘振的發(fā)生主要是由于管路特性曲線的變化使工作點(diǎn)移動到喘振點(diǎn)左側(cè)。如圖，假設(shè)A點(diǎn)為穩(wěn)定工作點(diǎn)，但由于管路特性曲線發(fā)生變化，使工作點(diǎn)移動到B點(diǎn)，到達(dá)喘振點(diǎn)左側(cè)，從而引起喘振。AB6. 喘振周期喘振周期l如圖所示假設(shè)壓縮機(jī)在A點(diǎn)正常工作，由于某種原因降低負(fù)荷，工作點(diǎn)會向左移動，當(dāng)?shù)竭_(dá)B點(diǎn)時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)入極限工作點(diǎn)，出口壓力比最大，若負(fù)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(diǎn)迅速到達(dá)C點(diǎn)，這時(shí)出口壓力與系統(tǒng)壓力瞬間相等。由于壓縮機(jī)還在運(yùn)行，出口流量很快增大，極限工作點(diǎn)很快移到D點(diǎn)，因流量變大，管路特性曲線變陡，必然會使工作點(diǎn)回到A點(diǎn)，這就是一個(gè)完整的出口

8、壓力波動周期，我們稱其為喘振周期。7. 喘振線喘振線l壓縮機(jī)壓縮同一種氣體，同樣的進(jìn)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(diǎn)連起來，就得到壓縮機(jī)的喘振線。喘振線喘振線l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)）。l喘振線上壓比最大，因此效率最高。喘振線8. 壓縮機(jī)防喘振控制壓縮機(jī)防喘振控制l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(jī)的入口流量小于喘振流量時(shí)，將出口處的氣體回流到入口處（或放空）來增大入口流量。壓縮機(jī)防喘振控制方法壓縮機(jī)防喘振控制方法l壓縮機(jī)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。1). 固定極限流量法固定極限流量

9、法l固定極限流量是使壓縮機(jī)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(jìn)入喘振區(qū)運(yùn)行，但在低轉(zhuǎn)速下效率太低，能量浪費(fèi)太大?？刂凭€2). 可變極限流量法可變極限流量法l可變極限流量法是為了減少壓縮機(jī)的能量損耗，在壓縮機(jī)負(fù)荷經(jīng)常波動的場合采用?？刂凭€第二部分第二部分 D-R壓縮機(jī)防喘振控制壓縮機(jī)防喘振控制第一章 概述第二章 通用性能圖第一章第一章 概述概述l性能曲線的X軸是流量變量M0.5/，范圍是0100。這里M是實(shí)際的質(zhì)量流量率，是實(shí)際入口溫度和參考入口溫度的比率，是實(shí)際入口壓力和參考入口壓力的比率。l其中，0.5/是溫度和壓力補(bǔ)償系數(shù)。第二章第二章 通用性能圖通用性能圖l壓縮機(jī)入口條件（如溫度、壓力、分子量）改變時(shí)，壓縮機(jī)的喘振線會發(fā)生變化。l當(dāng)進(jìn)氣溫度升高或者進(jìn)氣壓力下降或者氣體組分變輕，都會導(dǎo)致壓縮機(jī)性能曲線下移。通用性能圖通用性能圖l假如壓縮機(jī)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，則通用性能圖通用性能圖通用性能圖通用性能圖