壓縮機(jī)防喘振控制

第一部分壓縮機(jī)防喘振原理第一章壓縮機(jī)的種類(lèi)第二章離心壓縮機(jī)特性第三章防喘振控制第一頁(yè)，共33頁(yè)。第一章壓縮機(jī)的種類(lèi)1.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(guò)減少氣體體積來(lái)增加氣體的壓力；加速流體壓縮是通過(guò)把氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能來(lái)增加氣體的壓力。第二頁(yè)，共33頁(yè)。壓縮機(jī)的種類(lèi)2.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。第三頁(yè)，共33頁(yè)。第二章離心壓縮機(jī)特性1.離心壓縮機(jī)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)速立方成正比第四頁(yè)，共33頁(yè)。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(huì)發(fā)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈振蕩，從而導(dǎo)致機(jī)身的劇烈振動(dòng)，稱(chēng)為喘振。這是氣體動(dòng)力裝置的一種特性。第五頁(yè)，共33頁(yè)。離心式壓縮機(jī)與軸流式壓縮機(jī)的比較離心壓縮機(jī)適用于中、小流量和中、高壓力的場(chǎng)合。流量約20～2000Nm3/min，大的可達(dá)

10000Nm3/min，單缸壓比約3.5～10，多缸排氣壓力可高達(dá)90MPa以上，多變效率約為（76～83）%。軸流壓縮機(jī)適用于中、大流量和低、中壓力的場(chǎng)合。流量約800～20000Nm3/min，單缸壓比約2.7～9，雙缸排氣壓力可達(dá)3.89MPa，一般多變效率為（87～91）%。第六頁(yè)，共33頁(yè)。第三章防喘振控制1.壓縮機(jī)的性能曲線(xiàn)2.管路特性曲線(xiàn)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(xiàn)8.壓縮機(jī)防喘振控制方法第七頁(yè)，共33頁(yè)。1.壓縮機(jī)的性能曲線(xiàn)對(duì)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(duì)應(yīng)一個(gè)壓力，把不同流量下對(duì)應(yīng)的每一個(gè)壓力連成一條曲線(xiàn)，即為壓縮機(jī)的性能曲線(xiàn)。第八頁(yè)，共33頁(yè)。性能曲線(xiàn)橫坐標(biāo)是壓縮機(jī)的入口流量?？v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(xiàn)是壓縮機(jī)的固有特性。性能曲線(xiàn)入口流量第九頁(yè)，共33頁(yè)。2.管路特性曲線(xiàn)管路特性曲線(xiàn)就是當(dāng)管路情況一定時(shí)，氣流流過(guò)該管路時(shí)所需的能頭與管路流量Q的關(guān)系。對(duì)離心壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，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(lái)反映。第十頁(yè)，共33頁(yè)。管路特性曲線(xiàn)公式將上式表示在坐標(biāo)圖上，即為一條二次拋物線(xiàn)，它是管路端壓與進(jìn)氣量的關(guān)系曲線(xiàn)，即為管路特性曲線(xiàn)。第十一頁(yè)，共33頁(yè)。管路特性曲線(xiàn)壓縮機(jī)管路特性曲線(xiàn)如圖所示。當(dāng)管路很短、閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，阻力損失很小，管路特性曲線(xiàn)幾乎是一條水平線(xiàn)，如線(xiàn)L1；當(dāng)管路很長(zhǎng)或閥門(mén)關(guān)小時(shí)，阻力損失增大，于是變成線(xiàn)L2所示；閥門(mén)開(kāi)度愈小，曲線(xiàn)變得愈陡，如線(xiàn)L3；當(dāng)管網(wǎng)的操作壓力下降，則管路特性曲線(xiàn)下移；當(dāng)pr為常壓時(shí)，管路特性曲線(xiàn)即為線(xiàn)L4。第十二頁(yè)，共33頁(yè)。3.壓縮機(jī)的工作點(diǎn)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(mǎn)足：1）流過(guò)壓縮機(jī)的氣量必須等于流過(guò)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。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(xiàn)與管路特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)上。第十三頁(yè)，共33頁(yè)。壓縮機(jī)的工作點(diǎn)性能曲線(xiàn)管路特性曲線(xiàn)工作點(diǎn)第十四頁(yè)，共33頁(yè)。4.喘振的原因當(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(huì)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(huì)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(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(guò)程，這就是壓縮機(jī)的喘振。壓縮機(jī)性能曲線(xiàn)的最高點(diǎn)就是喘振點(diǎn)。第十五頁(yè)，共33頁(yè)。喘振點(diǎn)性能曲線(xiàn)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)第十六頁(yè)，共33頁(yè)。5.喘振分析如圖所示，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(dòng)，使工作點(diǎn)移動(dòng)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。第十七頁(yè)，共33頁(yè)。喘振分析喘振的發(fā)生主要是由于管路特性曲線(xiàn)的變化使工作點(diǎn)移動(dòng)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(xiàn)發(fā)生變化，使工作點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，到達(dá)喘振點(diǎn)左側(cè)，從而引起喘振。AB第十八頁(yè)，共33頁(yè)。6.喘振周期如圖所示假設(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(huì)向左移動(dòng)，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(méi)變，氣體將會(huì)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(xiàn)變陡，必然會(huì)使工作點(diǎn)回到A點(diǎn)，這就是一個(gè)完整的出口壓力波動(dòng)周期，我們稱(chēng)其為喘振周期。第十九頁(yè)，共33頁(yè)。7.喘振線(xiàn)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(xiàn)，把這些曲線(xiàn)的喘振點(diǎn)連起來(lái)，就得到壓縮機(jī)的喘振線(xiàn)。第二十頁(yè)，共33頁(yè)。喘振線(xiàn)喘振線(xiàn)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(xiàn)上壓比最大，因此效率最高。喘振線(xiàn)第二十一頁(yè)，共33頁(yè)。8.壓縮機(jī)防喘振控制最簡(jiǎn)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(lái)增大入口流量。第二十二頁(yè)，共33頁(yè)。壓縮機(jī)防喘振控制方法壓縮機(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。第二十三頁(yè)，共33頁(yè)。1).固定極限流量法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。控制線(xiàn)第二十四頁(yè)，共33頁(yè)。2).可變極限流量法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(dòng)的場(chǎng)合采用?？刂凭€(xiàn)第二十五頁(yè)，共33頁(yè)。第二部分D-R壓縮機(jī)防喘振控制第一章概述第二章通用性能圖第二十六頁(yè)，共33頁(yè)。第一章概述性能曲線(xiàn)的X軸是流量變量Mθ0.5/δ，范圍是0－100％。這里M是實(shí)際的質(zhì)量流量率，θ是實(shí)際入口溫度和參考入口溫度的比率，δ是實(shí)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(bǔ)償系數(shù)。第二十七頁(yè)，共33頁(yè)。第二章通用性能圖壓縮機(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(xiàn)會(huì)發(fā)生變化。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(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)性能曲線(xiàn)下移。第二十八頁(yè)，共33頁(yè)。通用性能圖假如壓縮機(jī)入口體積流量為qv，入口流量差壓為hs，入口絕對(duì)壓力為ps，出口絕對(duì)壓力為pd，則第二十九頁(yè)，共33頁(yè)。通用性能圖第三十頁(yè)，共33頁(yè)。通用性能圖這個(gè)公式包括了入口溫度、壓力、分子量的信息