壓縮機防喘振控制

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一頁，共33頁。第一章壓縮機的種類1.根據壓縮機的壓縮原理，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換為勢能來增加氣體的壓力。第二頁，共33頁。壓縮機的種類2.根據壓縮機的壓縮形式分，可分為往復式壓縮機、回轉式壓縮機、離心式壓縮機和軸流式壓縮機。往復式和回轉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。第三頁，共33頁。第二章離心壓縮機特性1.離心壓縮機的一般規(guī)律給定轉速，排氣壓力與流量成反比容積流量與轉速成正比排氣壓力與轉速平方成正比功率與轉速立方成正比第四頁，共33頁。離心壓縮機特性2.喘振當壓縮機的負荷降低到一定程度時，氣體排送會發(fā)生往復運動的強烈振蕩，從而導致機身的劇烈振動，稱為喘振。這是氣體動力裝置的一種特性。第五頁，共33頁。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）%。第六頁，共33頁。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七頁，共33頁。1.壓縮機的性能曲線對于一定的氣體而言，在壓縮機轉速一定時，每一流量都對應一個壓力，把不同流量下對應的每一個壓力連成一條曲線，即為壓縮機的性能曲線。第八頁，共33頁。性能曲線橫坐標是壓縮機的入口流量?？v坐標的選取有三種：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九頁，共33頁。2.管路特性曲線管路特性曲線就是當管路情況一定時，氣流流過該管路時所需的能頭與管路流量Q的關系。對離心壓縮機來說，管路只是指壓縮機的排氣側的管路，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。第十頁，共33頁。管路特性曲線公式將上式表示在坐標圖上，即為一條二次拋物線，它是管路端壓與進氣量的關系曲線，即為管路特性曲線。第十一頁，共33頁。管路特性曲線壓縮機管路特性曲線如圖所示。當管路很短、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；當管路很長或閥門關小時，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；當管網的操作壓力下降，則管路特性曲線下移；當pr為常壓時，管路特性曲線即為線L4。第十二頁，共33頁。3.壓縮機的工作點因為壓縮機是串聯在管路中，故當它正常工作時，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。第十三頁，共33頁。壓縮機的工作點性能曲線管路特性曲線工作點第十四頁，共33頁。4.喘振的原因當壓縮機入口氣體流量小于壓縮機的最小流量時，會導致壓縮機排氣管壓力比機組內部壓力高，這時氣體會發(fā)生瞬間倒流，壓縮氣體倒流又使得排出側氣體壓力降低，機組內部壓力升高，使氣體流量恢復，直到出口壓力升高，又重復上述過程，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。第十五頁，共33頁。喘振點性能曲線上，喘振點右側為穩(wěn)定工作區(qū)，左側為喘振區(qū)（不穩(wěn)定區(qū)）。A喘振點第十六頁，共33頁。5.喘振分析如圖所示，D點為喘振點。假設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（如C點），此時壓縮機壓比減小使得壓縮機的出口壓力減小，從而使管網壓力高于壓縮機出口壓力，造成氣體倒流，形成喘振。第十七頁，共33頁。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。如圖，假設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，從而引起喘振。AB第十八頁，共33頁。6.喘振周期如圖所示假設壓縮機在A點正常工作，由于某種原因降低負荷，工作點會向左移動，當到達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。第十九頁，共33頁。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。第二十頁，共33頁。喘振線喘振線右側為穩(wěn)定工作區(qū)，左側為喘振區(qū)（不穩(wěn)定區(qū)）。喘振線上壓比最大，因此效率最高。喘振線第二十一頁，共33頁。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。第二十二頁，共33頁。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。第二十三頁，共33頁。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速下的臨界流量，從而避免進入喘振區(qū)運行，但在低轉速下效率太低，能量浪費太大。控制線第二十四頁，共33頁。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，在壓縮機負荷經常波動的場合采用?？刂凭€第二十五頁，共33頁。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二十六頁，共33頁。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。第二十七頁，共33頁。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，都會導致壓縮機性能曲線下移。第二十八頁，共33頁。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，則第二十九頁，共33頁。通用性能圖第三十頁，共33頁。通用性能圖這個公式包括了入口溫度、壓力、分子量的信息