压缩机防喘振控制概述:压缩机防喘振曲线
防喘振；控制；压缩机
1简介
压缩机也是工业中非常重要的设备，主要为石化行业提供制冷和分离部件。由于石油化工行业是高风险行业，生产处于连续运行状态，这就要求压缩机具有良好的性能。然而，喘振是离心式压缩机的固有特性，因此对离心式压缩机的喘振进行探讨是非常必要的。
2喘振的产生和危害
2.1浪涌生成
喘振现象一般出现在压缩机流道中。由于工况的变化，流量很快会降低，造成更严重的气流分离，但流动情况也会恶化。此时，虽然工作叶轮仍在旋转，但对气体所做的功大部分变成了能量损失，而气体的压力却得不到提高，于是压缩机出口压力明显下降。因为压缩机是和管网一起工作的，如果管网容量大，它的反应不灵敏，然后管网压力没有马上降低，所以管网压力可能大于压缩机出口压力，从而造成气体回流的现象，直到管网压力小于压缩机出口压力。
2.2浪涌危险
当压缩机喘振时，会导致运行异常，出口压力降低，低于出口管路系统压力，使气体从管路系统向压缩机回流，直至管路系统内压力低于压缩机出口压力，此时回流停止，压缩机恢复工作。但是，当出口管路系统中的压力恢复到原来的值时，通过压缩机的气体流量又会减少，然后再次发生喘振，以此类推。该系统周期性振荡。整个过程中，压缩机组振动强烈，并伴有异常噪音，对压缩机内部的迷宫密封、轴承和叶轮等附属设施造成极大的损坏。严重时会损坏压缩机，连接到机组出口的管道也会出现周期性振动，管道入口处的压力表、温度计、流量计也会出现较大幅度的摆动。同时，压缩机会在短时间内反复从空载到过载，对驱动系统(如连接器和驱动轴)产生很大影响
3防喘振控制技术
3.1防喘振控制过程
在离心式压缩机的防喘振控制过程中，进气的进出口压力、温度和实际流量的测量值作为喘振控制系统的输入。压缩机出口设有单向阀，防止天然气倒流。为了防止回流气体的温度过高，防喘振回流入口处的气体应由空气冷却器冷却。如果部分压气站没有工艺气空冷器，应专门设置防喘振回流天然气空冷器。
3.2控制曲线输入
在正常操作下，压缩机在操作点(OP)运行，并且操作点处的压力和流量适应工艺所需的操作条件。压缩机运行状态的典型特性曲线，O P的位置取决于流量和压头。当入口流速降低而出口压力升高时，压缩机工作点(OP)将更靠近喘振线。当压缩机运行工况在任何时候发生变化时，如停机时，入口或出口流量阀可能会关小或关闭，即压缩机运行会受到流量变化的影响，从而可能导致喘振。为了防止离心式压缩机进入喘振区，被动控制的方法是在系统的最小流量点和喘振点之间留出足够大的稳定区域，以防止工作点达到喘振点。
4控制方法
(1)在喘振点进行闭环控制。在压缩机控制软件中，喘振控制线(SCL)建立在喘振线的右侧。SCL和恒速线的交点就是喘振控制点。当操作点O P达到喘振控制点时，控制器打开回流阀。当op缓慢移动时，防喘振控制将打开带有受控PID回路的回流阀，以将OP保持在喘振控制点。
(2)快速斜坡开路，由于防喘振控制不能控制工作点的移动速率，只能预测和补偿导致工作点移动较快的因素。压缩机控制软件在喘振线和喘振控制线之间建立第二条线(快速斜坡线)。如果防喘振控制不能将工作点保持在喘振控制线，当工作点接近R A M P线时，防喘振控制会将其发送至回流阀。信号，开至预定开度。来自控制器的信号是阶跃信号，阀门响应是快速开启动作，是开环控制动作。之后，开环控制回路要求防喘振控制等待一段短时间。如果O P停止移动，它将开始关闭阀门，直到指令信号达到PID回路的设定值。如果OP在第一次开环控制后仍然移动到喘振点，防喘振控制将使用开环控制再次打开阀门。
(3)微分控制:如果工作点快速移动，回流阀和管路回路的延时较大，防喘振控制要预测工作点将超过喘振控制点，即微分控制测量工作点的快速移动，在工作点到达喘振控制线之前向回流阀发出指令。何时给出开启阀门的命令取决于工作点的移动速度和回流阀的响应时间，因为控制系统必须在工作点到达喘振控制线之前使阀门有足够的开度。
5防喘振控制系统设计要求
每个单元都有自己的一套单元控制系统U . C . S，其中包含防喘振控制单元，防喘振控制单元由传感器、变送器、喘振控制器和防喘振阀或回流阀组成。在运行过程中，机组的喘振控制器通过接收进出口压力、温度和入口流量信号来判断压缩机的工作状态，从而决定是否关闭防喘振阀或回流阀。如果没有机组的喘振控制，压缩机从异常到喘振的时间很短，这就要求设备和工艺设计要满足准确快速响应的特点。入口流量测量设备应安装在气体干扰最小的位置，并设计为压缩机的全工作范围。变送器应尽可能靠近测量设备安装，以减少反应时间。在设计工艺管道时，应根据实际需要尽量减小压缩机出口管道和回流管道的体积，包括减小管径(和长度)。喘振是离心式压缩机的固有特性，这主要是由其工作原理决定的。如果发生喘振，会对机组造成损坏，影响管道的正常运行。因此，必须保证机组、进出口管道和附属设备形成可靠的防喘振系统，避免设备运行中发生事故。
参考
戴戟。离心压缩系统喘振的理论和实验研究。Xi交通大学博士论文，2011
[2]顾，张。离心式空气压缩机喘振机理及防喘振控制方法探讨[J].经理。2010(11)
庞赵天。离心压缩机防喘振模糊PID控制系统的研究[J].科技创新指南. 2011 (13)