压缩机防喘振控制

压缩机防喘振控制第1页，共33页，2023年，2月20日，星期五第一部分压缩机防喘振原理第一章压缩机的种类第二章离心压缩机特性第三章防喘振控制第2页，共33页，2023年，2月20日，星期五第一章压缩机的种类1.根据压缩机的压缩原理，可以分为减容压缩和加速流体压缩。

减容压缩是通过减少气体体积来增加气体的压力；加速流体压缩是通过把气体的动能转换为势能来增加气体的压力。第3页，共33页，2023年，2月20日，星期五压缩机的种类2.根据压缩机的压缩形式分，可分为往复式压缩机、回转式压缩机、离心式压缩机和轴流式压缩机。往复式和回转式压缩机的压缩原理是减容压缩；离心式和轴流式压缩机的压缩原理是加速流体压缩。第4页，共33页，2023年，2月20日，星期五第二章离心压缩机特性1.离心压缩机的一般规律给定转速，排气压力与流量成反比容积流量与转速成正比排气压力与转速平方成正比功率与转速立方成正比第5页，共33页，2023年，2月20日，星期五离心压缩机特性2.喘振当压缩机的负荷降低到一定程度时，气体排送会发生往复运动的强烈振荡，从而导致机身的剧烈振动，称为喘振。这是气体动力装置的一种特性。第6页，共33页，2023年，2月20日，星期五离心式压缩机与轴流式压缩机的比较离心压缩机适用于中、小流量和中、高压力的场合。流量约20～2000Nm3/min，大的可达

10000Nm3/min，单缸压比约3.5～10，多缸排气压力可高达90MPa以上，多变效率约为（76～83）%。轴流压缩机适用于中、大流量和低、中压力的场合。流量约800～20000Nm3/min，单缸压比约2.7～9，双缸排气压力可达3.89MPa，一般多变效率为（87～91）%。第7页，共33页，2023年，2月20日，星期五第三章防喘振控制1.压缩机的性能曲线2.管路特性曲线3.压缩机的工作点4.喘振的原因5.喘振分析6.喘振周期7.喘振线8.压缩机防喘振控制方法第8页，共33页，2023年，2月20日，星期五1.压缩机的性能曲线对于一定的气体而言，在压缩机转速一定时，每一流量都对应一个压力，把不同流量下对应的每一个压力连成一条曲线，即为压缩机的性能曲线。第9页，共33页，2023年，2月20日，星期五性能曲线横坐标是压缩机的入口流量。纵坐标的选取有三种：1）出口压力Pd；

2）压力差（Pd－Ps）；

3）压力比（Pd/Ps）。性能曲线是压缩机的固有特性。性能曲线入口流量第10页，共33页，2023年，2月20日，星期五2.管路特性曲线管路特性曲线就是当管路情况一定时，气流流过该管路时所需的能头与管路流量Q的关系。对离心压缩机来说，管路只是指压缩机的排气侧的管路，在这种管路中，管路所需的能头可以用管端压力pe（即压缩机出口背压）的大小来反映。第11页，共33页，2023年，2月20日，星期五管路特性曲线公式将上式表示在坐标图上，即为一条二次抛物线，它是管路端压与进气量的关系曲线，即为管路特性曲线。第12页，共33页，2023年，2月20日，星期五管路特性曲线压缩机管路特性曲线如图所示。当管路很短、阀门全开时，阻力损失很小，管路特性曲线几乎是一条水平线，如线L1；当管路很长或阀门关小时，阻力损失增大，于是变成线L2所示；阀门开度愈小，曲线变得愈陡，如线L3；当管网的操作压力下降，则管路特性曲线下移；当pr为常压时，管路特性曲线即为线L4。第13页，共33页，2023年，2月20日，星期五3.压缩机的工作点因为压缩机是串联在管路中，故当它正常工作时，必须满足：1）流过压缩机的气量必须等于流过管路的气量（指换算到同一状态下）；2）管端压力pe应与压缩机的排压相等。因此，压缩机的工作点一定是在该压缩机的性能曲线与管路特性曲线的交点上。第14页，共33页，2023年，2月20日，星期五压缩机的工作点性能曲线管路特性曲线工作点第15页，共33页，2023年，2月20日，星期五4.喘振的原因当压缩机入口气体流量小于压缩机的最小流量时，会导致压缩机排气管压力比机组内部压力高，这时气体会发生瞬间倒流，压缩气体倒流又使得排出侧气体压力降低，机组内部压力升高，使气体流量恢复，直到出口压力升高，又重复上述过程，这就是压缩机的喘振。压缩机性能曲线的最高点就是喘振点。第16页，共33页，2023年，2月20日，星期五喘振点性能曲线上，喘振点右侧为稳定工作区，左侧为喘振区（不稳定区）。A喘振点第17页，共33页，2023年，2月20日，星期五5.喘振分析如图所示，D点为喘振点。假设A点为稳定工作点，如果有某种扰动，使工作点移动到B点，这时压缩机的压比增大，使得出口压力高于管网压力，压缩机仍可正常工作。在D点压缩机处于临界状态。如流量继续减少到达D点左侧（如C点），此时压缩机压比减小使得压缩机的出口压力减小，从而使管网压力高于压缩机出口压力，造成气体倒流，形成喘振。第18页，共33页，2023年，2月20日，星期五喘振分析喘振的发生主要是由于管路特性曲线的变化使工作点移动到喘振点左侧。如图，假设A点为稳定工作点，但由于管路特性曲线发生变化，使工作点移动到B点，到达喘振点左侧，从而引起喘振。AB第19页，共33页，2023年，2月20日，星期五6.喘振周期如图所示假设压缩机在A点正常工作，由于某种原因降低负荷，工作点会向左移动，当到达B点时，压缩机进入极限工作点，出口压力比最大，若负荷继续下降，出口压力将迅速降低，而与其相连接的工艺系统瞬间压力没变，气体将会倒流，工作点迅速到达C点，这时出口压力与系统压力瞬间相等。由于压缩机还在运行，出口流量很快增大，极限工作点很快移到D点，因流量变大，管路特性曲线变陡，必然会使工作点回到A点，这就是一个完整的出口压力波动周期，我们称其为喘振周期。第20页，共33页，2023年，2月20日，星期五7.喘振线压缩机压缩同一种气体，同样的进气条件，在不同的转速下，可以得到一簇性能曲线，把这些曲线的喘振点连起来，就得到压缩机的喘振线。第21页，共33页，2023年，2月20日，星期五喘振线喘振线右侧为稳定工作区，左侧为喘振区（不稳定区）。喘振线上压比最大，因此效率最高。喘振线第22页，共33页，2023年，2月20日，星期五8.压缩机防喘振控制最简单，也是最常用的方法就是安装回流阀（或放空阀），当压缩机的入口流量小于喘振流量时，将出口处的气体回流到入口处（或放空）来增大入口流量。第23页，共33页，2023年，2月20日，星期五压缩机防喘振控制方法压缩机防喘振的控制方法大致可分为固定极限流量法和可变极限流量法。第24页，共33页，2023年，2月20日，星期五1).固定极限流量法固定极限流量是使压缩机的入口流量保持大于最高转速下的临界流量，从而避免进入喘振区运行，但在低转速下效率太低，能量浪费太大。控制线第25页，共33页，2023年，2月20日，星期五2).可变极限流量法可变极限流量法是为了减少压缩机的能量损耗，在压缩机负荷经常波动的场合采用。控制线第26页，共33页，2023年，2月20日，星期五第二部分D-R压缩机防喘振控制第一章概述第二章通用性能图第27页，共33页，2023年，2月20日，星期五第一章概述性能曲线的X轴是流量变量Mθ0.5/δ，范围是0－100％。这里M是实际的质量流量率，θ是实际入口温度和参考入口温度的比率，δ是实际入口压力和参考入口压力的比率。其中，θ0.5/δ是温度和压力补偿系数。第28页，共33页，2023年，2月20日，星期五第二章通用性能图压缩机入口条件（如温度、压力、分子量）改变时，压缩机的喘振线会发生变化。当进气温度升高或者进气压力下降或者气体组分变轻，都会导致压缩机性能曲线下移。第29页，共33页，2023年，2月20日，星期五通用性能图假如压缩机入口体积流量为qv，入口流量差压为hs，入口绝对压力为ps，出口绝对压力为pd，则第30页，共33页，2023年，2月20日，星期五通用性能图第31页，共33页，2023年，2月20日，星期五通用性能图这个公式包括