離心式壓縮機的啟動及防喘振優化控制系統

摘要：離心式壓縮機機組是石油化工應用較多的化工機器，啟動前必須對機械部分、潤滑部分、冷卻部分進行仔細檢查或實驗，以保證機器正常啟動，同時，離心機運轉過程容易發生喘震，必須設計安裝自動控制系統以避免喘震的發生。

關鍵詞：離心式壓縮機 啟動 ?預防喘震

作者簡介：郭洪強（1969—），男，山東省淄博市人，淄博職業學院化工系副教授，南京工業大學化學工程工學碩士，研究方向為化工工藝及專業教學。

離心式壓縮機機組是石油化工應用較多的化工機器，啟動前必須對機械部分、潤滑部分、冷卻部分進行仔細檢查或實驗，以保證機器正常啟動，同時，離心機運轉過程容易發生喘震，必須通過設計安裝自動控制系統以避免壓縮機發生喘震，保證壓縮機安全穩定運行，從而保證生產的連續性。

1.離心式壓縮機的啟動。

離心式壓縮機機組在啟動運行以前應通過一系列檢查或試驗，確認機組處于可以啟動運行的狀態。這些檢查或試驗主要包括以下內容。①嚴格檢查，確保主機、輔機安裝符合生產要求，同時要保證系統的汽路、水路、油路等安裝、清洗、吹掃等合乎要求;對第一次開車的系統應先吹掃，確保管路內無焊屑、砂粒、紗線等，在壓縮機氣缸入口管加裝濾網，以免細小物體進入管道;檢查管路架設的質量，不允許由于管路的膨脹收縮、振動和重量影響到氣缸本體;檢查確認壓縮機、汽輪機轉子轉動是否順利、平穩，確保管道和缸體內積液完全排凈、中間冷卻器中的冷卻水流動阻力要小，要能在換熱器中順利流動等。②檢查確認油路系統清洗合格，油量不可過多或不足，要保證油的品質，不能用不合格的潤滑油，油冷卻器的冷卻水暢通，油泵提供壓力合適、溫度和流量合適的潤滑油、密封油和汽輪機調節系統用油。在機組運行前已對油系統試運轉，把所有指標調整到規定要求，對全部聯鎖儀表閥門進行過試驗，檢查確認靈敏無誤。③檢查確認電氣線路和儀表空氣系統完好，儀表閥門靈活準確，自控保安系統經過檢驗確認動作靈敏無誤，全部測量及顯示儀表調整好。

2.防喘振機理概述

軸流式或離心式壓縮機中相對運動零件少、配合精密度要求低，使得其不易磨損損壞，且該類壓縮機排氣量大，運轉相對平穩，并且可利用工藝廢熱產生的蒸汽作為動力等優點，在大型化工裝置中應用較多。但是，軸流式或離心式壓縮機的缺點也比較明顯，比如該類壓縮機在某些運行工況下會發生喘振。喘振的發生，不但使工藝運行不能進行，而且威脅壓縮機本身的安全。

壓縮機的出口流量和出口壓力產生周期性的氣流脈動，并且伴隨發出間斷的吼叫聲，這種現象稱之為壓縮機喘震。喘振會導致壓縮機振動，運轉不平穩，密封損壞，甚至可能導致軸瓦、葉輪、轉子及至整個機組損壞，因此，在生產中必須避免喘振的發生。離心式壓縮機產生喘振的根本原因，是由于葉輪中氣體流動方向與葉輪彎曲方向發生了較大的偏離，氣體在葉片背面產生渦流而不能流出來，這樣使壓縮機出口壓力下降，管網氣體向回倒流，從而破壞了機組的正常運行工況。壓縮比高，級數多，進排氣口氣體流動不穩定的壓縮機比較容易發生喘震，通常，主要的原因是在工藝系統出現故障時壓縮機出口壓力突然升高，打氣量減少，而使機組發生喘振。不同壓縮級數的壓縮機喘震點不同，2-5級壓縮機，喘震點約為60%的額定流量，6級壓縮機的喘震點約為65%的額定流量，7級壓縮機的喘震點約為70%額定流量。

一般廠家都設計防喘振控制系統以預防壓縮機發生喘振，并且都提供每個機組的特性曲線，推薦了壓縮機的防喘振流量的值，多數廠家采用“固定極限流量防喘振調節系統”。各防喘振量的給定值均為在壓縮機100%轉數下所對應喘振流量的1.04-1.2倍，即采用定流量控制，防喘振控制使機組不論在100%以下的何種負荷下運行，都保持100%轉速下的防喘振量，從而保證機組不發生喘振。該防喘振量一般為100%負荷流量的80%左右，即當工藝負荷在80%以上時，防喘振閥門是關死的，壓縮機壓縮的氣體全部送入工藝流程，因此該控制方法在較高負荷下運行是合理的，而當工藝負荷較低時，當工藝負荷所需的氣量小于100%負荷下的防喘振流量給定值時，防喘振閥就要打開，從而保證機組的防喘振量，結果是一部分氣體打回流或放空，壓縮機對這部分氣體做的功被浪費掉，因此，在變工況下運行時，這種定流量控制是不經濟的。

工藝負荷低時（例如：在50-70%之間運行），機組防喘振閥均有開度，浪費了大量動力蒸汽，使工藝系統的運行十分困難。為了解決在低負荷下壓縮機因防喘振閥開度過大浪費動力消耗的問題，對大機組的防喘振控制系統最科學合理的方案是采用“可變極限流量防喘振調節系統”。

3.壓縮機防喘振優化控制系統

壓縮機防喘振優化控制系統是一套可變極限流量防喘振隨動調節系統，亦可單回路進行定值調節。如圖1所示，PI026A和PI027A分別把PIC026和PIC027的測量信號進行折線處理，折線處理后的信號都送給FIC70A，在FIC70A中進行壓力比計算和在該壓力比下所應有防喘振量計算，其計算結果送FX0070進行折線處理，輸出給調節器FIC070作外給定。當FIC070在CSA狀態時，根據優化運算結果控制防喘振量，即節省了動力蒸汽，又保證機組的安全穩定運行。

FIC070的測量信號由TI0124和PIC027進行溫度校正，為了安全生產，FX0070輸出給FIC070的給定值上限為26.4KNm3/H，下限為22.3KNm3/H。另外，該系統還有響應的安全保護策略。當PIC027、PIC026、TI0124及FIC070有一不正常時，FIC070串級自動脫開，并報警;PIC027和TIC0124對FIC070采用5秒一次間斷校正，異常時保證安全;FX0070總在MAN，且MV=PV。

參考文獻

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淄博職業學院化工系 ?山東淄博 ?255000