第十七章離心式壓縮機(jī)的防喘振控制課件

第十七章離心式壓縮機(jī)的防喘振控制

第十七章離心式壓縮機(jī)的防喘振控制117.1離心壓縮機(jī)的喘振

1.離心壓縮機(jī)的喘振2.喘振線方程3.振動(dòng)、喘振和阻塞17.1離心壓縮機(jī)的喘振1.離心壓縮機(jī)的喘振217.2離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.固定極限流量防喘振控制2.可變極限流量防喘振控制3.測(cè)量出口流量的可變極限流量防喘振控制4.離心壓縮機(jī)串并聯(lián)時(shí)的防喘振控制☆離心壓縮機(jī)串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制☆離心壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制

17.2離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.固定極限流量防喘317.3實(shí)例分析

1.二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防喘振控制2.催化氣壓縮機(jī)的防喘振控制3.空氣壓縮機(jī)的防喘振控制17.3實(shí)例分析1.二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防喘振控制417.1離心式壓縮機(jī)的喘振

離心壓縮機(jī)的工作特性：工作特性指一定轉(zhuǎn)速下，出口壓力與流量的關(guān)系。最大出口壓力對(duì)應(yīng)的流量是喘振點(diǎn)極限流量。是針對(duì)特定的氣體介質(zhì)和入口溫度及壓力。不同轉(zhuǎn)速下有不同工作特性。工作特性分為工作區(qū)、喘振區(qū)和阻塞區(qū)。17.1離心式壓縮機(jī)的喘振離心壓縮機(jī)的工作特性：5第十七章離心式壓縮機(jī)的防喘振控制課件6離心壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象喘振現(xiàn)象：離心壓縮機(jī)運(yùn)行中，負(fù)荷減小到某一值時(shí)，氣體排出流量減小并倒流，造成壓縮機(jī)劇烈震動(dòng)的現(xiàn)象，又稱飛動(dòng)。喘振的原因內(nèi)因：葉輪結(jié)構(gòu)和介質(zhì)特性造成一定的工作特性。外因：流量減小或被壓縮氣體介質(zhì)的特性變化。離心壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象7A處，如Q↓，則P↑。到B點(diǎn)，Q↑，則氣體倒流到C點(diǎn)，Q=0，氣體積累，C→D→A，Q↑→Q↓。氣體在葉輪中反復(fù)沖擊，造成吼叫喘振聲。C到D變化快，故稱飛動(dòng)。A處，如Q↓，則P↑。到B點(diǎn)，Q↑，則氣體倒流到C點(diǎn)，Q8喘振的影響流量不穩(wěn)定，出現(xiàn)周期性的脈動(dòng)流量。使壓縮機(jī)設(shè)備損壞。如1968年美國(guó)以壓縮機(jī)喘振損失100萬(wàn)美元。使相應(yīng)管網(wǎng)設(shè)備損壞喘振線方程實(shí)際喘振線是過原點(diǎn)的一根拋物線。喘振的影響9振動(dòng)、喘振和阻塞喘振：在入口流量小于喘振流量QP時(shí)，離心壓縮機(jī)出現(xiàn)的流量脈動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)：高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備固有特性。旋轉(zhuǎn)設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到某一轉(zhuǎn)速時(shí)，使轉(zhuǎn)軸強(qiáng)烈振動(dòng)的現(xiàn)象。它是因旋轉(zhuǎn)設(shè)備具有自由旋轉(zhuǎn)頻率（稱為自由振動(dòng)頻率），轉(zhuǎn)速達(dá)到該自由振動(dòng)頻率的倍數(shù)時(shí)，出現(xiàn)的諧振。轉(zhuǎn)速繼續(xù)高升或降低時(shí)，這種振動(dòng)會(huì)消失。振動(dòng)、喘振和阻塞10阻塞：壓縮機(jī)流量過大時(shí)，氣體流速接近或達(dá)到音速（315M/S），壓縮機(jī)葉輪對(duì)氣體所做功全部用于克服流動(dòng)損失，氣體壓力不再升高的現(xiàn)象。阻塞：壓縮機(jī)流量過大時(shí)，氣體流速接近或達(dá)到音速（315M/S1117.2離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

17.2.1固定極限流量防喘振控制

離心壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)17.2離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)17.2.112固定極限流量防喘振控制吸入流量Q>QP不開旁路閥。策略：最大轉(zhuǎn)速和最高溫度下的喘振流量作為固定極限流量QP。與一般旁路控制的區(qū)別：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，變轉(zhuǎn)速時(shí)容量大。常用于轉(zhuǎn)速不變的場(chǎng)合，應(yīng)用范圍不廣。固定極限流量防喘振控制特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，變轉(zhuǎn)速時(shí)容1317.2.2可變極限流量防喘振控制策略：根據(jù)防喘振線方程和壓縮比計(jì)算出極限喘振流量。17.2.2可變極限流量防喘振控制14特點(diǎn)：采用孔板測(cè)量入口流量，可不必采用開方器按計(jì)算指標(biāo)計(jì)算設(shè)定值的單回路控制系統(tǒng)。控制回路中不含計(jì)算單元，因此，參數(shù)整定簡(jiǎn)單。特點(diǎn)：15有些場(chǎng)合，計(jì)算式可簡(jiǎn)化：有些場(chǎng)合，計(jì)算式可簡(jiǎn)化：1617.2.3測(cè)量出口流量的可變極限流量防喘振控制測(cè)量出口流量的可變極限流量防喘振控制問題的提出：入口流量無(wú)法測(cè)量（如無(wú)安裝位置、入口壓力低不允許大的壓損等）采用出口流量的測(cè)量實(shí)現(xiàn)可變極限流量防喘振控制。依據(jù)：出口處測(cè)得的重量流量和入口處測(cè)得的重量流量是相等的。設(shè)入口和出口板的校正系數(shù)K1和K2相等。17.2.3測(cè)量出口流量的可變極限流量防喘振控制17第十七章離心式壓縮機(jī)的防喘振控制課件18特點(diǎn)：采用孔板測(cè)量出口流量，可允許較大的壓力損失?？捎糜诟邏嚎s比的場(chǎng)合。需要考慮出口和入口溫度（重度變化）的影響。有些場(chǎng)合，計(jì)算式可更簡(jiǎn)化。特點(diǎn)：1917.2.4離心壓縮機(jī)串并聯(lián)時(shí)的防喘振控制串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制當(dāng)一臺(tái)壓縮機(jī)的出口壓力不夠時(shí)，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的壓縮機(jī)串聯(lián)運(yùn)行。各個(gè)壓縮機(jī)單獨(dú)設(shè)置各自的旁路閥：如上述各自設(shè)置。設(shè)置一個(gè)旁路閥，從第二級(jí)出口到第一級(jí)入口間設(shè)置旁路閥。采用低選器選擇兩個(gè)控制器中的低值信號(hào)送旁路閥。17.2.4離心壓縮機(jī)串并聯(lián)時(shí)的防喘振控制20

當(dāng)流量不夠時(shí)，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行：?jiǎn)为?dú)設(shè)置各自的旁路閥選用低選器，共用一個(gè)旁路閥，可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制當(dāng)流量不夠時(shí)，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行：并聯(lián)運(yùn)21實(shí)施離心壓縮機(jī)串并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的注意事項(xiàng)盡量不要采用壓縮機(jī)的串并聯(lián)運(yùn)行串聯(lián)運(yùn)行時(shí)，后級(jí)的管網(wǎng)容量小，易發(fā)生喘振。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)壓縮機(jī)應(yīng)盡量特性一致，防止因負(fù)荷不均勻而引起某一臺(tái)壓縮機(jī)喘振。從安全角度出發(fā)，常選用低選器，相應(yīng)的流量控制器常選用正作用控制器。串并聯(lián)運(yùn)行增加控制的復(fù)雜性和工藝操作的復(fù)雜性。實(shí)施離心壓縮機(jī)串并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的注意事項(xiàng)2217.3防喘振特例分析17.3.1二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防喘振控制實(shí)例一、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防喘振控制17.3防喘振特例分析17.3.1二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防23二氧化碳?jí)嚎s機(jī)用于二氧化碳的壓縮，用氣量用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制吸入總管壓力控制：壓力高時(shí)放空（選氣關(guān)閥）。吸入流量FC與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速SC的串級(jí)控制（工況正常時(shí)）吸入流量FC與吸入壓力PC的選擇性控制（壓力低時(shí)取代FC）高壓段入口壓力控制：保證高壓段入口壓力恒定。二氧化碳?jí)嚎s機(jī)用于二氧化碳的壓縮，用氣量用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制24高壓段入口壓力PC-4與流量FC-3的選擇性控制（出口壓力高時(shí)取代FC-3）。低壓段防喘振控制（采用出口流量，a=0）。高壓段防喘振控制（采用入口流量，a=0）。17.3.2催化氣壓縮機(jī)的防喘振控制實(shí)例二、催化氣壓縮機(jī)的防喘振控制高壓段入口壓力PC-4與流量FC-3的選擇性控制（出口壓力高25催化氣壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)由兩部分組成：入口壓力控制系統(tǒng)：通過P1C控制進(jìn)入蒸汽透平機(jī)的蒸汽，保證入口壓力穩(wěn)定。入口流量的可變極限流量防喘振控制：采用上面顯示的公式控制旁路閥（這是a≠0時(shí)的應(yīng)用示例：采用了乘法、除法和加法運(yùn)算單元）。催化氣壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)由兩部分組成：2617.3.2空氣壓縮機(jī)的防喘振控制實(shí)例三、空氣壓縮機(jī)的防喘振控制空氣壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)采用DCS實(shí)施的防喘振控制系統(tǒng)17.3.2空氣壓縮機(jī)的防喘振控制空氣壓縮機(jī)的防喘振控制系27因?qū)諝鈮嚎s，因此，不采用旁路，而直接放空。入口壓力采用入口導(dǎo)向葉片位置表示。空氣壓縮機(jī)的負(fù)荷是調(diào)節(jié)入口導(dǎo)向葉片位置實(shí)現(xiàn)?？諝鈮嚎s機(jī)的防喘振控制是用FIC1051實(shí)現(xiàn)的。為防止喘振發(fā)生，設(shè)置喘振接近的連鎖系統(tǒng)。當(dāng)某些條件滿足，通過HIC1085，連鎖使連鎖放空閥。因?qū)諝鈮嚎s，因此，不采用旁路，而直接放空。28例題選擇題（選擇正確的答案，將相應(yīng)的字母添入題內(nèi)的括號(hào)中。）1．下列流體輸送設(shè)備中，哪一種設(shè)備會(huì)產(chǎn)生喘振（C）（A）往復(fù)泵 （B）離心泵（C）離心式壓縮機(jī)（D）往復(fù)式壓縮機(jī)2．為保證流體輸送設(shè)備不致?lián)p壞的保護(hù)性控制是（A）（A）防喘振控制（B）選擇性控制例題29（C）三沖量控制（D）分程控制3．下列哪一條不屬于離心式壓縮機(jī)固定極限防喘振控制（C）（A）使壓縮機(jī)的最大轉(zhuǎn)速下喘振點(diǎn)的流量作為極限值；（B）使壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的流量始終大于喘振點(diǎn)的極限流量。（C）在壓縮機(jī)負(fù)荷變化范圍內(nèi)，設(shè)置極限流量跟隨轉(zhuǎn)速而變的防喘振控制。（D）控制壓縮機(jī)入口流量不低于某一不變的極限值（C）三沖量控制（D）分程控制30就到這里，謝謝！就到這里，謝謝！31第十七章離心式壓縮機(jī)的防喘振控制

第十七章離心式壓縮機(jī)的防喘振控制3217.1離心壓縮機(jī)的喘振

1.離心壓縮機(jī)的喘振2.喘振線方程3.振動(dòng)、喘振和阻塞17.1離心壓縮機(jī)的喘振1.離心壓縮機(jī)的喘振3317.2離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.固定極限流量防喘振控制2.可變極限流量防喘振控制3.測(cè)量出口流量的可變極限流量防喘振控制4.離心壓縮機(jī)串并聯(lián)時(shí)的防喘振控制☆離心壓縮機(jī)串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制☆離心壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制

17.2離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.固定極限流量防喘3417.3實(shí)例分析

1.二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防喘振控制2.催化氣壓縮機(jī)的防喘振控制3.空氣壓縮機(jī)的防喘振控制17.3實(shí)例分析1.二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防喘振控制3517.1離心式壓縮機(jī)的喘振

離心壓縮機(jī)的工作特性：工作特性指一定轉(zhuǎn)速下，出口壓力與流量的關(guān)系。最大出口壓力對(duì)應(yīng)的流量是喘振點(diǎn)極限流量。是針對(duì)特定的氣體介質(zhì)和入口溫度及壓力。不同轉(zhuǎn)速下有不同工作特性。工作特性分為工作區(qū)、喘振區(qū)和阻塞區(qū)。17.1離心式壓縮機(jī)的喘振離心壓縮機(jī)的工作特性：36第十七章離心式壓縮機(jī)的防喘振控制課件37離心壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象喘振現(xiàn)象：離心壓縮機(jī)運(yùn)行中，負(fù)荷減小到某一值時(shí)，氣體排出流量減小并倒流，造成壓縮機(jī)劇烈震動(dòng)的現(xiàn)象，又稱飛動(dòng)。喘振的原因內(nèi)因：葉輪結(jié)構(gòu)和介質(zhì)特性造成一定的工作特性。外因：流量減小或被壓縮氣體介質(zhì)的特性變化。離心壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象38A處，如Q↓，則P↑。到B點(diǎn)，Q↑，則氣體倒流到C點(diǎn)，Q=0，氣體積累，C→D→A，Q↑→Q↓。氣體在葉輪中反復(fù)沖擊，造成吼叫喘振聲。C到D變化快，故稱飛動(dòng)。A處，如Q↓，則P↑。到B點(diǎn)，Q↑，則氣體倒流到C點(diǎn)，Q39喘振的影響流量不穩(wěn)定，出現(xiàn)周期性的脈動(dòng)流量。使壓縮機(jī)設(shè)備損壞。如1968年美國(guó)以壓縮機(jī)喘振損失100萬(wàn)美元。使相應(yīng)管網(wǎng)設(shè)備損壞喘振線方程實(shí)際喘振線是過原點(diǎn)的一根拋物線。喘振的影響40振動(dòng)、喘振和阻塞喘振：在入口流量小于喘振流量QP時(shí)，離心壓縮機(jī)出現(xiàn)的流量脈動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)：高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備固有特性。旋轉(zhuǎn)設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到某一轉(zhuǎn)速時(shí)，使轉(zhuǎn)軸強(qiáng)烈振動(dòng)的現(xiàn)象。它是因旋轉(zhuǎn)設(shè)備具有自由旋轉(zhuǎn)頻率（稱為自由振動(dòng)頻率），轉(zhuǎn)速達(dá)到該自由振動(dòng)頻率的倍數(shù)時(shí)，出現(xiàn)的諧振。轉(zhuǎn)速繼續(xù)高升或降低時(shí)，這種振動(dòng)會(huì)消失。振動(dòng)、喘振和阻塞41阻塞：壓縮機(jī)流量過大時(shí)，氣體流速接近或達(dá)到音速（315M/S），壓縮機(jī)葉輪對(duì)氣體所做功全部用于克服流動(dòng)損失，氣體壓力不再升高的現(xiàn)象。阻塞：壓縮機(jī)流量過大時(shí)，氣體流速接近或達(dá)到音速（315M/S4217.2離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

17.2.1固定極限流量防喘振控制

離心壓縮機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)17.2離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)17.2.143固定極限流量防喘振控制吸入流量Q>QP不開旁路閥。策略：最大轉(zhuǎn)速和最高溫度下的喘振流量作為固定極限流量QP。與一般旁路控制的區(qū)別：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，變轉(zhuǎn)速時(shí)容量大。常用于轉(zhuǎn)速不變的場(chǎng)合，應(yīng)用范圍不廣。固定極限流量防喘振控制特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，變轉(zhuǎn)速時(shí)容4417.2.2可變極限流量防喘振控制策略：根據(jù)防喘振線方程和壓縮比計(jì)算出極限喘振流量。17.2.2可變極限流量防喘振控制45特點(diǎn)：采用孔板測(cè)量入口流量，可不必采用開方器按計(jì)算指標(biāo)計(jì)算設(shè)定值的單回路控制系統(tǒng)?？刂苹芈分胁缓?jì)算單元，因此，參數(shù)整定簡(jiǎn)單。特點(diǎn)：46有些場(chǎng)合，計(jì)算式可簡(jiǎn)化：有些場(chǎng)合，計(jì)算式可簡(jiǎn)化：4717.2.3測(cè)量出口流量的可變極限流量防喘振控制測(cè)量出口流量的可變極限流量防喘振控制問題的提出：入口流量無(wú)法測(cè)量（如無(wú)安裝位置、入口壓力低不允許大的壓損等）采用出口流量的測(cè)量實(shí)現(xiàn)可變極限流量防喘振控制。依據(jù)：出口處測(cè)得的重量流量和入口處測(cè)得的重量流量是相等的。設(shè)入口和出口板的校正系數(shù)K1和K2相等。17.2.3測(cè)量出口流量的可變極限流量防喘振控制48第十七章離心式壓縮機(jī)的防喘振控制課件49特點(diǎn)：采用孔板測(cè)量出口流量，可允許較大的壓力損失。可用于高壓縮比的場(chǎng)合。需要考慮出口和入口溫度（重度變化）的影響。有些場(chǎng)合，計(jì)算式可更簡(jiǎn)化。特點(diǎn)：5017.2.4離心壓縮機(jī)串并聯(lián)時(shí)的防喘振控制串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制當(dāng)一臺(tái)壓縮機(jī)的出口壓力不夠時(shí)，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的壓縮機(jī)串聯(lián)運(yùn)行。各個(gè)壓縮機(jī)單獨(dú)設(shè)置各自的旁路閥：如上述各自設(shè)置。設(shè)置一個(gè)旁路閥，從第二級(jí)出口到第一級(jí)入口間設(shè)置旁路閥。采用低選器選擇兩個(gè)控制器中的低值信號(hào)送旁路閥。17.2.4離心壓縮機(jī)串并聯(lián)時(shí)的防喘振控制51

當(dāng)流量不夠時(shí)，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行：?jiǎn)为?dú)設(shè)置各自的旁路閥選用低選器，共用一個(gè)旁路閥，可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的防喘振控制當(dāng)流量不夠時(shí)，采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行：并聯(lián)運(yùn)52實(shí)施離心壓縮機(jī)串并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的注意事項(xiàng)盡量不要采用壓縮機(jī)的串并聯(lián)運(yùn)行串聯(lián)運(yùn)行時(shí)，后級(jí)的管網(wǎng)容量小，易發(fā)生喘振。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)壓縮機(jī)應(yīng)盡量特性一致，防止因負(fù)荷不均勻而引起某一臺(tái)壓縮機(jī)喘振。從安全角度出發(fā)，常選用低選器，相應(yīng)的流量控制器常選用正作用控制器。串并聯(lián)運(yùn)行增加控制的復(fù)雜性和工藝操作的復(fù)雜性。實(shí)施離心壓縮機(jī)串并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的注意事項(xiàng)5317.3防喘振特例分析17.3.1二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防喘振控制實(shí)例一、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防喘振控制17.3防喘振特例分析17.3.1二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的防54二氧化碳?jí)嚎s機(jī)用于二氧化碳的壓縮，用氣量用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制吸入總管壓力控制：壓力高時(shí)放空（選氣關(guān)閥）。吸入流量FC與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速SC的串級(jí)控制（工況正常時(shí)）吸入流量FC與吸入壓力PC的選擇性控制（壓力低時(shí)取代FC）高壓段入口壓力控制：保證高壓段入口壓力恒定。二氧化碳?jí)嚎s機(jī)用于二氧化碳的壓縮，用氣量用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制55高壓段入口壓力PC-4與流量FC-3的選擇性控制（出口壓力高時(shí)取代FC-3）。低壓段防喘振控制（采用出口流量，a=0）。高壓段防喘振控制（采用入口流量，a=0）。17.3.2催化氣壓縮機(jī)的防喘振控制實(shí)例二、催化氣壓縮機(jī)的防喘振控制高壓段入口壓力PC-4與流量FC-3的選擇性控制（出口壓力高56催化氣壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)由兩部分組成：入口壓力控制系統(tǒng)：通過P1C控制進(jìn)入蒸汽透平機(jī)的蒸汽，保證入口壓力穩(wěn)定。入口流量的可變極限流量防喘振控制：采用上面