壓縮機防喘振控制及應用

張家瑞　曹錚　羅嘯天

摘要：離心式壓縮機運行過程中，葉輪高速旋轉經由擴壓機擴壓之后，會提升氣體的壓力，滿足工業生產的需求，其在工業生產中占據著非常關鍵的地位，且其應用越來越廣泛。在壓縮機實際運行中，由于其自身運行機理和外部因素的共同影響導致其容易出現喘振現象，不利于壓縮機的安全、穩定運行。所以，對離心壓縮機喘振原因進行分析，并采取合適的防喘振措施，對于保證現代工業生產的安全穩定進行非常重要。文中以C02壓縮機為例對壓縮機防喘振系統出現的問題進行了分析，然后提出了一些改造和防范措施，希望能夠進一步促進壓縮機的安全、穩定運行。

關鍵詞：壓縮機;防喘振;問題分析;防范措施

中圖分類號：TP272

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）03-0041-02

0引言

離心式壓縮機在當前工業生產中應用非常廣泛，在鋼鐵、化工以及石油等行業都有運用，其主要功能為壓縮并輸送氣體。CO2壓縮機的防喘振控制系統若是抗干擾性能、控制性能較差，很容易對其裝置的穩定運行產生較大的影響，從而只能依靠手動控制進行。通常來說，CO2壓縮機都存在防喘振控制功能與不完善，以及性能與防喘振控制缺乏協調功能，導致壓縮機的性能無法得到有效的調節，進而大大影響到氣化運行德定性。所以，需要對C02壓縮機防喘振控制系統中存在的問題進行有效分析，并通過技術改造，來提高整體設備的使用性能，使其更加高效的運行。

1防喘振控制系統常見問題

CO2壓縮機的防喘振控制系統常見問題主要有三點，其一是防喘制余f較大，且壓縮機的回流閥開度也較大，使得CO2壓縮機在運行過程中，容易出現較大的能源損耗;其二是防喘振控制的抗干擾性能較差，且運行不穩定，使得整個C02壓縮機裝置的運行狀態受到影響，只能依靠手動進行控制;其三是壓縮機的性能與防喘振控射功能還缺乏完善性，且防喘振控射與性能沒有很好的協調運作，導致壓縮機的性能無法得到更好的調節。

1.1影響因素及排除

進氣參數的波動、管線堵塞、火炬閥的故障、裝置加工負荷變化、原料性質的變化、實際進口流量與設計值存在負偏差等都會造成機組工作點向靠近防喘振線的方向移動。另外，如防喘振控制系統算法、防喘振線的安全余量設置偏大，也同樣會造成工作點相對靠近或越過防喘振曲線而無法關閉防喘振閥。

1.2防喘振控制系統

喘振線的形成，是通過壓縮機的預期性能曲線各工況下的喘振點坐標，經代入喘振點計算數學模型而得到的。防喘振線是自動形成的，程序中只輸入安全余量值。可認為：喘振點坐標是接近真實喘振點的，喘振線是真實的。

由實際操作點（工作點）的橫坐標的算法看出，橫坐標與進出口溫度壓力及節流元件差壓值都有關系。根據本壓縮機的實際運行情況，影響最大的就是出口差壓值hd。

1.3運行參數的變化

如能將一二級防喘振閥關閉，即可得到機組的真實流量。具體操作方法是，將機組背壓降低至不影響后路系統產品質量的1.1MPa，最大程度的增加富氣流量。關閉防喘振控制閥手閥來逐漸減少返回流量，直至現場完全關閉。關死后，逐步地提高背壓至正常的背壓壓力（1.3MPa），測試真實工作點的位置及相關參數。

1.4原因分析

因為試驗及運行數據均在裝置最大富氣量的條件下得到，在該情況下，工作點越過防喘振線，靠近喘振區。因此壓縮機實際流量與設計流量存在負偏差，是一段防喘振閥無法關閉的主要原因”。

2防喘振控制系統的技術改造

2.1具體改造方案

CO2壓縮機的防喘振控制系統要得到技術上的改造，也需要從多方面因素進行考慮。首先，要把C02壓縮機的前三段防喘振控制回路，以及人口壓力控制，通過現有的ICS控制系統移至CCC的Vanguard控制系統上。之后，在對各段端的曲線急性實地測責，進行高效、精準、安全的性能控制及防喘振控制，確保整個裝置的運行穩定性。另外，對于參與到防喘振控制及性能控制的相關信號，要通過信號分離器，分一路進入到CCC系統內，而另一路則進入到原有的ICS控制系統中，并保留原有的控制連領邏輯以及控制連銷速度方面的性能。同時，還可以新增一臺CCCTrainViewII作為操作站。在對操作站予以改進之后，要確保各個操作站臺能夠獨立的運行，且相互之間不會產生影響。

2.2控制目標分析

CCC系統的優化喘振控制、回路解耦控制、性能控制等，均可以有效消除壓縮機出現的喘振威脅，特別是開工初期所產生的喘振，使得喘振閥能不斷向著自動化方向發展。在CO2壓縮機的防喘振控制系統技術改造中，降低能耗可謂是一大重要的改造目標。在低負荷狀態下，要盡可能的消除壓縮機回流，讓開動時間有效縮短，并放空開工過程，進而有效降低由于劇烈工藝擾動所導致的壓縮機入口流受銳減出現的裝置驟?，F象。同時，還要注意克服裝置在運轉過程中所出現的較大工藝擾動，讓整個裝置得到持續性的運轉。在這種過程中，要注意進行P0C控制以及入口壓力的限制控制、出口壓力P0C控制，避免因工藝擾動而導致壓縮機損傷，及入口分液罐的損傷，確保壓縮機不出現喘振現象。同時，還要注意提升自動化的操作水平>進而控制開工時間，讓所有的控制回路均能夠有效投入到生產過程中，并擁有相應的自動化加載及卸載功能，進而大大降低操作人資的工作強度[2]。除此之外，還要注意提高壓縮機的運行穩定性與可靠性，通過全冗余控制系統，并結合現場的回路故味診斷，降低機組停車率及故障停機率。

2.3技術改造

Vanguard控制系統為CCC公司防喘振的專用系統，屬于實時多任務的開飯時控制系統，主要采用CPCI這一安全型的總線構建，并將雙重冗余容錯硬件與冗余容拼技術結合，通過Fallback策略，來大大提升系統的可靠性。這種技術上的改造，主要是將關健任務及非關鍵任務，依描操作的優先等級予以控制，進而確保系統的整體執行速率。如：調速、防喘振以及抽汽控制執行的速率為通常為20ms，而通常益測為100aw，因此，用通過機組精確度控制，確保壓縮機的運行正常。

在枝術改進中，通過增加CCCVanguardS5Duplex的控制系統>對C02壓縮機出口壓力及喘振控制進行改進，進而優化整個機組的操作性能。在原有的ICS控制系統中，相應的控制信號，主要是經過一進二處分配器，分別進入到CCC系統以及原有的ICS系統內。而在技術改造中，CCC壓力控制器的輸出量，要接入到ICS系統內，而ICS系統的相關轉速信號輸出的模擬量，也要接入到CCC系統內，進而真正實現轉速的追綜。另外，通過增設一個工程師站及操作站，來對機組進行更好的操作，并進行喘振曲線的重新測量。與此同時，要將系統控制站的機柜安裝到操作臺，上，將以太網艱控制站進行連接。而在ICS系統以及CCC系統之間的系統故陣、停車、啟動等信號，則要用硬接線連接。

2.4現場調試

CO2壓縮機防喘振控制系統的改造中，還需要對其改造時間進行科學、合理的安排，并通過制定出有效的操作方案，來縮短工期，降低成本，讓機組盡快投入運行中a對于工藝存在特殊要求的相關聯銷，要進行安全規范的操作，并盡量避免使用電焊。同時，還需要對接地系統、電源網絡等進行認真的檢查，對各項系統進行功能方面的測試，并與改造前的方案予以比較。同時，還需要做好現場以及主控聯校，并對改造中所牽扯到的接線進行確定。

3結束語

綜上所述，現代工業生產中壓縮機是非常重要的一種設備，在很多領域中都有著重要的運用。面對壓縮機喘振問題，在實際工作中應該積極采取措施進行預防和控制，確保壓縮機運行的穩定和安全。CO2壓縮機的防喘振控制系統改造，能夠有效降低能耗，并優化喘振控制，消除了壓縮機產生的各種喘振威胰，進而大大提高系統運行可靠性，是確保空分壓縮裝置整體運行效率的重要舉措。

參考文獻

[1]龐璨，胡歡.煤氣壓縮機防喘振控制系統的設計與應用[J].工業儀表.與自動化裝置，2017（6）：50-56.

[2]劉樹娟.離心式壓縮機防喘振控制技術的應用[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2018（7）：138-139.

[3]蔡云興.ITCC控制系統在串聯壓縮機防喘振控制中的應用[J].化工管理，2017（3）：80.