离心式压缩机的启动及防喘振优化控制系统

摘要：离心式压缩机机组是石油化工应用较多的化工机器，启动前必须对机械部分、润滑部分、冷却部分进行仔细检查或实验，以保证机器正常启动，同时，离心机运转过程容易发生喘震，必须设计安装自动控制系统以避免喘震的发生。

关键词：离心式压缩机 启动  预防喘震

作者简介：郭洪强（1969—），男，山东省淄博市人，淄博职业学院化工系副教授，南京工业大学化学工程工学硕士，研究方向为化工工艺及专业教学。

离心式压缩机机组是石油化工应用较多的化工机器，启动前必须对机械部分、润滑部分、冷却部分进行仔细检查或实验，以保证机器正常启动，同时，离心机运转过程容易发生喘震，必须通过设计安装自动控制系统以避免压缩机发生喘震，保证压缩机安全稳定运行，从而保证生产的连续性。

1.离心式压缩机的启动。

离心式压缩机机组在启动运行以前应通过一系列检查或试验，确认机组处于可以启动运行的状态。这些检查或试验主要包括以下内容。①严格检查，确保主机、辅机安装符合生产要求，同时要保证系统的汽路、水路、油路等安装、清洗、吹扫等合乎要求;对第一次开车的系统应先吹扫，确保管路内无焊屑、砂粒、纱线等，在压缩机气缸入口管加装滤网，以免细小物体进入管道;检查管路架设的质量，不允许由于管路的膨胀收缩、振动和重量影响到气缸本体;检查确认压缩机、汽轮机转子转动是否顺利、平稳，确保管道和缸体内积液完全排净、中间冷却器中的冷却水流动阻力要小，要能在换热器中顺利流动等。②检查确认油路系统清洗合格，油量不可过多或不足，要保证油的品质，不能用不合格的润滑油，油冷却器的冷却水畅通，油泵提供压力合适、温度和流量合适的润滑油、密封油和汽轮机调节系统用油。在机组运行前已对油系统试运转，把所有指标调整到规定要求，对全部联锁仪表阀门进行过试验，检查确认灵敏无误。③检查确认电气线路和仪表空气系统完好，仪表阀门灵活准确，自控保安系统经过检验确认动作灵敏无误，全部测量及显示仪表调整好。

2.防喘振机理概述

轴流式或离心式压缩机中相对运动零件少、配合精密度要求低，使得其不易磨损损坏，且该类压缩机排气量大，运转相对平稳，并且可利用工艺废热产生的蒸汽作为动力等优点，在大型化工装置中应用较多。但是，轴流式或离心式压缩机的缺点也比较明显，比如该类压缩机在某些运行工况下会发生喘振。喘振的发生，不但使工艺运行不能进行，而且威胁压缩机本身的安全。

压缩机的出口流量和出口压力产生周期性的气流脉动，并且伴随发出间断的吼叫声，这种现象称之为压缩机喘震。喘振会导致压缩机振动，运转不平稳，密封损坏，甚至可能导致轴瓦、叶轮、转子及至整个机组损坏，因此，在生产中必须避免喘振的发生。离心式压缩机产生喘振的根本原因，是由于叶轮中气体流动方向与叶轮弯曲方向发生了较大的偏离，气体在叶片背面产生涡流而不能流出来，这样使压缩机出口压力下降，管网气体向回倒流，从而破坏了机组的正常运行工况。压缩比高，级数多，进排气口气体流动不稳定的压缩机比较容易发生喘震，通常，主要的原因是在工艺系统出现故障时压缩机出口压力突然升高，打气量减少，而使机组发生喘振。不同压缩级数的压缩机喘震点不同，2-5级压缩机，喘震点约为60%的额定流量，6级压缩机的喘震点约为65%的额定流量，7级压缩机的喘震点约为70%额定流量。

一般厂家都设计防喘振控制系统以预防压缩机发生喘振，并且都提供每个机组的特性曲线，推荐了压缩机的防喘振流量的值，多数厂家采用“固定极限流量防喘振调节系统”。各防喘振量的给定值均为在压缩机100%转数下所对应喘振流量的1.04-1.2倍，即采用定流量控制，防喘振控制使机组不论在100%以下的何种负荷下运行，都保持100%转速下的防喘振量，从而保证机组不发生喘振。该防喘振量一般为100%负荷流量的80%左右，即当工艺负荷在80%以上时，防喘振阀门是关死的，压缩机压缩的气体全部送入工艺流程，因此该控制方法在较高负荷下运行是合理的，而当工艺负荷较低时，当工艺负荷所需的气量小于100%负荷下的防喘振流量给定值时，防喘振阀就要打开，从而保证机组的防喘振量，结果是一部分气体打回流或放空，压缩机对这部分气体做的功被浪费掉，因此，在变工况下运行时，这种定流量控制是不经济的。

工艺负荷低时（例如：在50-70%之间运行），机组防喘振阀均有开度，浪费了大量动力蒸汽，使工艺系统的运行十分困难。为了解决在低负荷下压缩机因防喘振阀开度过大浪费动力消耗的问题，对大机组的防喘振控制系统最科学合理的方案是采用“可变极限流量防喘振调节系统”。

3.压缩机防喘振优化控制系统

压缩机防喘振优化控制系统是一套可变极限流量防喘振随动调节系统，亦可单回路进行定值调节。如图1所示，PI026A和PI027A分别把PIC026和PIC027的测量信号进行折线处理，折线处理后的信号都送给FIC70A，在FIC70A中进行压力比計算和在该压力比下所应有防喘振量计算，其计算结果送FX0070进行折线处理，输出给调节器FIC070作外给定。当FIC070在CSA状态时，根据优化运算结果控制防喘振量，即节省了动力蒸汽，又保证机组的安全稳定运行。

FIC070的测量信号由TI0124和PIC027进行温度校正，为了安全生产，FX0070输出给FIC070的给定值上限为26.4KNm3/H，下限为22.3KNm3/H。另外，该系统还有响应的安全保护策略。当PIC027、PIC026、TI0124及FIC070有一不正常时，FIC070串级自动脱开，并报警;PIC027和TIC0124对FIC070采用5秒一次间断校正，异常时保证安全;FX0070总在MAN，且MV=PV。

参考文献

[1]吴学范;李雪基.大型离心式压缩机的喘振与防喘振.[J]化肥工业，1983

[2]王继琛.关于化工转动设备的维护管理及保养分析.[J]中国化工贸易，2018

[3]赵丽云.CCC控制系统在空分3TY压缩机上的应用.[J]云南化工，2014

[4]陈龙;刘俊军;杨粉霞.循环氢压缩机性能曲线优化及应用.[J]压缩机技术，2016

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