[發明專利]離心壓縮設備的喘振控制方法

有效

• 申請號: 201210114488.1
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102619774A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 宋波;陳揚名
• 申請（專利權）人: 江蘇乘帆壓縮機有限公司
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00;F04D29/66
• 代理公司: 蘇州慧通知識產權代理事務所(普通合伙) 32239
• 代理人: 安紀平

技術領域

本發明涉及氣體壓縮設備的喘振控制方法，尤其涉及離心式氣體壓縮設備中實施喘振保護及控制的方法。

背景技術

喘振是由離心壓縮設備及其管道中介質的周期性振蕩，介質受到周期性吸入和排出的激勵作用而發生的機械振動，其中，這種離心壓縮設備包括離心壓縮機、離心鼓風機、離心通風機。

離心壓縮設備運轉中可能出現的喘振過程是：流量減小到最小值時出口壓力會突然下降，如圖1所示，M點為曲線拐點，流量為QM，管道內壓力反而高于出口壓力，于是被輸送介質倒流回機內，直到出口壓力升高重新向管道輸送介質為止；當管道中的壓力恢復到原來的壓力時，流量再次減少，管道中介質又產生倒流，如此周而復始。

喘振現象對離心壓縮設備的危害很大，會破壞機器內部介質的流動規律性，產生機械噪聲，引起葉輪、軸、機殼等工作部件的強烈振動，加速軸承和密封的損壞，嚴重時會造成對離心壓縮設備整機的損壞，是設備的研制和應用中必須考慮的技術問題，并有效加以避免控制。

而喘振產生的內因是由于進入葉輪的氣流產生旋轉脫離，當離心壓縮設備處于正常工況時，氣流在流道內保持其流線狀態。當流量減少時，就會引起氣流的旋轉脫離，此時就會發生喘振。發生旋轉脫離時，流動損失增大，設備壓升下降，出口壓力低于系統管線壓力，管網中的氣流產生倒流；葉輪恢復正常后，以將倒流的氣體壓出去，使葉輪中氣體流量減少，設備出口壓力再次下降，反復發生此種情況，既形成喘振。

由于離心壓縮設備發生喘振會對設備造成很嚴重的后果，甚至損壞設備，所以在日常運行時要確保設備運行在非喘振區。要達到此目的，就需要獲取設備運行時的喘振點目標變量的正確數據。獲取喘振點目標變量數據傳統的方法有以下幾種：

1.通過對設備的實驗室測試，建立各種設備的喘振點目標變量數據庫。

2.通過現場調試的實踐經驗，建立一保守的喘振點目標變量數值，比如運行流量不低于風機能力的70％。

3.現場實測喘振點目標變量數據。

以上幾種方法都是建立在經驗數據的基礎上，通過測試設備流量或電機功率建立喘振點目標變量的經驗數據。而這些參數與設備轉速、入口壓力、入口溫度相關聯，由于入口壓力、入口溫度的變化情況在實驗中難以在足夠寬廣的變化范圍模擬，所以以上的方法都無法準確給出實時工況下風機的喘振點目標變量數據，它給出的僅僅是一個相對保守的經驗值而已。

傳統的喘振保護方法的缺陷有：

1.無法準確確定離心壓縮設備在實時條件下的喘振點目標變量值。

2.經驗的喘振目標變量值通常較保守，當用戶需要小流量運行時，無法精準控制，造成設備并未實際接近喘振工況而報警甚至停機，給設備的運行帶來不利干擾，給工藝生產帶來不必要的損失。

3.由于經驗的喘振目標變量值通常較保守，為避免設備進入喘振區運行，通常在接近喘振點時提前采用放空方法來避免喘振發生，從而造成不必要的能源浪費。

4.由于經驗的喘振目標變量值無法全面考慮轉速、入口壓力、入口溫度等因素的影響，有可能造成保護失效，從而損壞設備。

發明內容

本發明的目的在于克服背景技術的缺陷，提供一種離心壓縮設備的喘振控制方法，其根據測量得出的某一工況下的實際功率與同一工況下計算得到的喘振功率相比較，并在實際功率接近喘振功率時由喘振保護裝置發出指令，以實現對設備的喘振保護。

為實現上述目的，本發明提出如下技術方案：一種離心壓縮設備的喘振控制方法，其包括以下步驟：

步驟一、測量在基準狀態下，即基準入口溫度T(s)，基準入口壓力P(s)，以及基準轉速RPM(s)時風機在喘振發生時的基準喘振功率SP(s)；

步驟二、在任意工況下，根據實際的離心壓縮設備入口溫度T(1)、入口壓力P(1)及轉速RPM(1)，以及步驟一中的基準工況下的基準入口溫度T(s)，基準入口壓力P(s)，基準轉速RPM(s)，以及基準喘振功率SP(s)，計算得到實際的喘振功率SP(1)，即：

SP(1)＝SP(s)*(T(s)/T(1))ⁿ¹*(P(s)/P(1))ⁿ²*(RPM(s)/RPM(1))ⁿ³

其中，n1，n2，n3是修正系數；

步驟三、測量某一工況下的實測功率值SP，將該實測功率值SP與同一工況下由步驟二計算所得的喘振功率值SP(1)進行比較；

步驟四、根據步驟三的比較結果，由喘振控制系統發出相應的喘振保護控制指令。