高炉轴流风机防喘振控制系统优化及实验
高炉轴流风机防喘振控制系统优化及实验
摘要：针对萍钢4#高炉鼓风机存在的问题，阐明了防喘振控制优化的方案，包括工况点沿防喘线精确控制，入口温度对喉部差压、出口压力的补偿，提出了控制优化的具体实施方法，优化达到了预期目标。
【关键词】轴流风机防喘振优化实施
一、前言
高炉鼓风机是高炉炼铁生产的关键动力设备，为确保鼓风机的安全稳定运行，在其控制系统中必须配备防喘振自动控制，并应兼顾高炉生产、机组安全、节能降耗等各方因素，高炉作为鼓风机供风的负载，炉内状况瞬息万变，鼓风阻力发生扰动，控制系统将使防喘振阀动作，就会在高炉意外崩料和风机喘振之间处于两难的境地，本文以萍乡钢铁公司4#高炉鼓风机的防喘振控制优化为例，阐述控制系统在防喘振调节过程中如何保证送风压力的稳定性，在安全运行前提下充分发挥风机能力，进而为高炉稳产、高产奠定基础。
二、存在的问题
萍乡钢铁公司4#高炉采用AV45-13全静叶可调式轴流风机，由于防喘振控制侧重于保护鼓风机，加之防喘振控制品质不高，2010年投产以来，防喘振控制系统运行状况不甚理想，主要表现在以下几方面：
1）防喘阀开度基本在10%左右，轴流风机经常处于放风状态，造成大量无谓能量损失，放风噪声污染严重。
2）防喘振的控制品质有待提高：一旦高炉路况不顺，鼓风阻力增大使风机工况点进入调节区时，通常是采用人工紧急干预打开防喘阀使工况点回到稳定工作区，保守的安全意识使工况点总是远离防喘振线。
3）不同入口温度对风机喘振性能有较大影响，采用固定的喘振性能曲线不能真实地反映风机喘振性能，一方面可能影响风机的安全、稳定运行，另一方面可能制约风机供风能力的充分发挥。
三、防喘振控制优化方案
1．防喘振控制优化的先决条件
为了实现防喘振控制的优化，必须借助于性能优良的PLC系统。PLC的高速运算性能可使用户程序的扫描周期在10毫秒级，为有效克服鼓风阻力瞬变扰动成为可能；PLC丰富的运算和编程功能可以实现各种先进控制算法，达到预期的控制效果；PLC的高可靠性，实现风机控制系统的安全运行进而确保风机的安全可靠运行。4#高炉鼓风机采用西门子S7-400H PLC，配备冗余414CPU可很好地实现各项控制任务。
为了实现防喘振控制的优化，必须借助于性能优良的防喘振阀。防喘振阀具有可靠的快开性能，当一旦压力过高，可释放由于喘振引起的压力波动；防喘振阀应具有良好的调节性能，当运行点接近防喘振线时，能充分调节流量以防止起浪点；防喘阀应具备灵敏的阶跃响应，超调应限制在最小，可满足风机在启动和停车时的压力、流量变化。4#高炉鼓风机采用的fisher防喘阀可以较好地满足上述要求。
2. 工况点沿防喘线精确控制
（1）防喘振的基本控制方法以喉部差压为横坐标、以出口压力为纵坐标，建立了运行工况画面，画面包含喘振线（红线）、喘振报警线（黄线）和防喘振控制线（蓝线），黄线和蓝线分别设在红线下方97%和93.5%处，以实际运行工况下的喉部差压和出口压力坐标建立运行工况点，如下图所示。根据当前喉部差压（补偿后），在防喘线上查询对应的出口压力，作为防喘振控制的给定值SP，以当前风机出口压力作为防喘振控制的测量值PV，二者之偏差西门子STEP7的PID模块FB41进行控制运算，当工况点接近或越过蓝线时，PLC控制防喘阀打开一定角度，来减小压缩机出口的阻力，使工况点回到稳定工作区，以避免轴流风机喘振现象的发生。
在工况点接近喘振线时，要求轴流风机的防喘阀必须动作迅速，但防喘阀动作速度太快、动作幅度过大，势必会使风机出口压力、流量产生大幅度波动，影响高炉炉况的稳定。由于防喘振控制是以风机吸入气体流量和排气压力为调节对象，二者的变化都具有极强的瞬时性，而信号测量、计算输出、执行机构动作及工艺过程都不可避免会产生一定的时间滞后，在这样一个瞬时性非常强的闭环控制回路里，以滞后的测量信号为计算依据，采用的常规的PID运算，虽然可以在工况点跃过防喘线时迅速地打开放空阀，但无法使工况点在响应线附近被稳定控制，难以实现精确控制。
工况点沿防喘线精确控制图
（2）变比例和变积分相结合为了解决快速防喘动作和稳定高炉风压之间的矛盾，采用非对称控制的快开慢关来控制防喘阀的动作。当风机工况点处于防喘振线的右下侧的稳定运行区域时，PID控制器的比例增益Gain较小，积分时间TI较大，控制器使防喘阀处于全关状态。当风机工况点一旦接近或超越了防喘振线，PID控制器的比例增益Gain增大，积分时间TI减小，且超过防喘振线越多，比例增益越大，积分时间越小，响应速度加快，这就实现了防喘阀的快开。当工况点返回稳定工作区时，偏差e减小，比例增益减小，积分时间增大，响应速度变慢，实现了防喘阀的慢关。西门子的PID功能块本身具有抗积分饱和功能，当工况点处于稳定工作区时，虽然偏差一直存在，防喘阀全关，但控制器积分部分不会饱和。
如果单纯采用变比例增益的PID控制，由于积分作用跟不上将降低系统的稳定性；如果单纯采用变积分时间的PID控制，由于不变比例作用使系统响应速度变慢，影响到系统的快速性。防喘振控制优化将变比例增益与变积分时间相结合，同时改变控制器的比例增益和积分时间，既保证工况点越过控制线时防喘阀动作有较好的快速性，又保证了工况点在接近控制线时系统调节的稳定性。见图1，这样兼顾了防喘振调节的快速性和高炉送风压力的稳定性，风机工况点沿防喘线精确控制，自动“钉”在防喘振线上而无需人工操作防喘阀。
3.入口温度对防喘振的补偿
（1）喉部差压与入口温度在实际设计中，由于风机入口空间有限，没有足够长的直管段安装入口流量计，因而风机入口流量不能直接测出，能测到的只是间接反应入口流量的喉部差压，这就需要求得喉部差压和入口流量的关系，考虑到入口绝对压力（约为大气压力）基本上是个常量，因此入口流量与喉部差压的关系式为
F=K（ΔPT1）?（1）
式中K--流量系数；
△P--喉部差压，单位为MPa；
T1-入口温度，单位为℃。
在同一流量F下，如果入口温度由T1变为T1＇时，得到的喉部差压ΔP＇的补偿算式为
ΔP＇=(T1/T1＇) ΔP （2）
式中T1、T1＇--绝对温度；
ΔP＇--经入口温度补偿后的喉部差压，单位为MPa。
（2）出口压力与入口温度优化之前4#高炉鼓风机防喘振控制只是对喉部差压进行入口温度补偿，在不同气温下风机喘振性能的变化不能被准确地反映。在不同气温下，即使在同一喉部差压时，其喘振点的出口压力也存在差异。增大防喘线裕量无疑可以保证风机运行安全，但不能充分发挥风机的真实能力，还会造成无谓的放风；如果盲目减小防喘线裕量，一旦气温较高时就会有喘振的安全隐患。因此，在对喉部差压进行入口温度补偿的同时，还要对出口压力进行入口温度的补偿。
在这里利用能量头的概念，能量头是指单位质量的被压缩气体，压缩前后的能量差，它反映了单位质量被压缩气体所做的功。气体经风机所获得的能量头可通过热力学第一定律和理想气体的状态方程推导出来。
根据推导出来的能量头算式分别得到入口温度为T1和T2时的能量头，将轴流风机的入口温度由T1变为T2视为绝热过程，我们在这里将讨论入口温度变化对出口压力（压比）的影响，考虑轴流风机的入口温度由T1变为T2时其压缩能量头不变的情况，由此求得入口温度为T2时的压比，入口压力为大气压力，故由此就可得到了出口压力P2＇。
（3）随气温变化的喘振性能曲线通过上述工作，可以分别计算出补偿后的喉部差压和出口压力，这正是喘振性能曲线的横、纵坐标，在初始试验数据的基础上，在不同气温下对喉部差压和出口压力进行补偿后，得到了随不同气温（入口温度）而变化的可动喘振线。这样的变化曲线更真实地反映了设备性能，保证在一年四季不同的气候条件下，喘振线和防喘线的准确无误，并在确保安全运行的前提下，充分地发掘风机的供风能力。
四、方案实施
1. 准备工作
在高炉休风前，准备好YB-150型、0～1.0MPa、0.4级精密压力表一台；内径8mm、承压＞2.OMPa、长约50m的红色耐压橡胶软管一根。关闭压力表阀门，拆除现场出口排气压力表，装上一个软管接头。用橡胶软管将出口排气压力引至主控室的精密压力表，橡胶软管两端用固定夹固定。精密压力表安装于主控室的“安全运行”按钮旁。
接到高炉休风指令后，鼓风机组进入休风状态，送风阀关闭，静叶22°，防喘阀全开。先用手持式压力校准仪校准喉部差压和出口压力变送器。
将静叶开启一定角度（30°），缓慢将防喘阀关小到一定开度（85％），按“安全运行”按钮，风机应进入安全运行。
试验前安排有关人员各就各位；事先准备好表格，以便记录喘振试验的数据。
2．喘振试验
根据JB/T 3165－1999，为获取风机喘振性能的有关数据，对轴流风机做开式进出气试验。试验前将原运行工况画面的喘振曲线（三条线）拉开；安排专人站在“安全运行”按钮旁盯住精密压力表显示的风机出口压力；安排专人（操作工）在操作站操作静叶和防喘阀开度；一人在操作站观察试验状况并读取试验数据；另安排一人记录试验的数据。以上人员由试验负责人统一指挥。
操作工操作静叶和防喘阀，将静叶角度开到30°，缓慢关小防喘阀，此时盯风机出口压力精密压力表的人必须全神贯注，随着防喘阀的关小，排气压力逐渐上升，一旦压力表指针发生向零位的回摆，立刻拍击“安全运行”按钮，使风机进入安全运行状态（判断喘振初期现象的依据是观察连接出口管路中精密压力表的变化，在风机出口压力不断上升的过程中，当压力表指针迅速回摆时，可认为风机进入了喘振区，即发生了喘振初期现象）。在操作站的记录曲线中读取安全运行前时刻的出口压力、喉部差压、入口温度等参数，记录在预先准备的表格中。用同样的方法分别对静叶角度为40°、50°和60°情况下，做喘振试验，记录各点的参数。注意：高炉休风后，在风机未停机时保持风机在热态下进行这项试验。
以上试验有了四个喘振点的数据，更高的喉部差压和出口压力的喘振数据宜采用有关算式计算推定，构成较完整的喘振线。
3．调试
将防喘振控制优化的程序在实验室进行充分的仿真调试，尽可能发现并解决程序中的问题，这是在高炉休风前必须完成的重要工作。
喘振试验完成后，将预先编好的控制程序下载到PLC中，将试验数据置入程序相应的功能块中，按照鼓风机组试车方案的要求进行机组启动、停机、正常运行、联锁停机及安全运行等项目的试车。
基本的试车项目完成后，还要进行工况点沿防喘线精确控制试验，这个试验是模拟进行的，即压低防喘振线，使工况点接近防喘振线进行模拟防喘振试验，观察其控制效果。具体做法是：当风机在安全运行时，将防喘阀关小至一定开度，此时风机处于稳定工作区，修改（主要是减小防喘线各拐点的出口压力值）并下载防喘振线各点的参数，实现压低防喘振线，然后缓慢开大静叶角度使工况点接近压低的防喘振线，观察其贴线运行的效果，包括超调和进入稳定区后防喘阀的动作稳定性，据此适当调整防喘控制的变比例和变积分参数。这些当然应在实验室进行充分的仿真试验基础上来进行。
至于喘振曲线的入口温度补偿效果，可以在测温元件输入端加适当的信号观察曲线移动情况，这项工作可以在实验室做，如果实验室对该项工作做得充分，到现场后可以不进行这项调试。
五、结语
通过萍乡钢铁公司4#高炉鼓风机的防喘振控制的优化工作，防喘阀在通常情况下得以关闭，吨铁鼓风电耗下降；防喘阀关闭，消除了放风噪声；增大了风机运行范围，充分利用风机潜力，为提高高炉产量奠定基础；全自动快速响应，提高风机运行的安全性。
查阅优化前的运行数据，防喘阀平均开度在10%左右，平均运行风压290kPa，根据热力学计算，平均放风流量至少在78m3/min，换算成标态流量为200m3/min。改造完成后，风机长期在防喘阀全关的状态下运行，防喘阀放风量降为0，据以往改造结果推算，平
均电流消耗将降低40A，消耗功率平均下降360kW，每小时节电360kW·h，按0.6元/ kW·h计算，每小时创造经济效益220元，年创效180万元。
高炉风机防喘振先进控制技术
高炉风机防喘振先进控制技术 高炉鼓风机是炼铁过程中的核心动力设备，对于整个钢铁企业而言，鼓风机的运行状态与企业的产量、效益、安全息息相关，防喘振控制作为高炉风机控制中最重要的一环，其控制效果完善与否，在很大程度上决定了能否充分发挥鼓风机的潜能，为高炉提供一个安全、稳定、高效的风源，保证高炉达到理想的利用系数。 一、目前在炼铁行业高炉风机防喘振控制技术中普遍存在的问题 1．“保风机”与“保高炉”之间的矛盾： 在防喘振控制回路中，由于缺少完备的数学算法，在工况点接近喘振线时，“保风机”和“保高炉”往往成为一对不可调和的矛盾。防喘振动作的速度主要由调节器的增益值来决定，在调试过程中，往往对增益值如何设定感到两为其难：如增大数值，防喘振阀在动作时打开得过快、过大势必会产生较大的流量和压力波动，这种波动是高炉正常生产中无法接受的。如减小数值，又不能保证在工况点上升较快的情况下保证风机不进入喘振区。产生这一矛盾根本的原因是防喘振控制回路设计的出发点是保护风机本体，对如何在保护风机的同时又保护高炉的正常生产缺少必要的考虑。目前普遍应用的防喘振控制效果的现实情况是：一旦工况点越过防喘振线，防喘振阀进行调节动作，工况点在2~3秒钟内由接近喘振区域被向下拉至距离防喘线以下，风机出口压力的波动至少会超过40kPa，在高炉憋压比较突然的情况下，压力的波动甚至可能达到100~150kPa，这样幅度的波动远远超过了高炉操作所允许的范围。一般来说，导致来自高炉的阻力增大、风机工况接近喘振线的原因可能是以下几种：在热风炉切换的过程中操作不慎、高炉炉料下落、炉顶煤气压力控制不稳等，这些原因都可能导致炉料料层透气性下降、高炉工况恶化。从维持高炉工况的角度出发，在这种情况下，最需要的就是高炉风机能够保证稳定的送风压力，使高炉工况得以好转，而由于防喘振控制的局限性，往往恰是在这一时候，供风压力最不稳定，导致和加剧了高炉座料，而高炉工况一旦变坏后往往需要几天的时间才能逐渐恢复，由此给炼铁企业造成巨大的经济损失。 2．AV系列轴流风机尚未发挥出最大效益： 由于目前普遍应用的防喘振控制过分侧重于风机本身，使AV（静叶可调式）系列轴流风机无法在最大工况点上稳定工作。工况点一旦达到或越过防喘振线，防喘阀就会在调节器的作用
防喘振控制原理及方法
4.2 离心压缩机防喘振控制 4.2.1 离心压缩机的喘振 1．离心压缩机喘振现象及原因 离心式压缩机在运行过程中，可能会出现这样一种现象，即当负荷低于某一定值时，气体的正常输送遭到破坏，气体的排出量时多时少，忽进忽出，发生强烈震荡，并发出如同哮喘病人“喘气”的噪声。此时可看到气体出口压力表、流量表的指示大幅波动。随之，机身也会剧烈震动，并带动出口管道、厂房震动，压缩机会发出周期性间断的吼响声。如不及时 采取措施，将使压缩机遭到严重破坏。例如压缩机部件、密封环、轴承、叶轮、管线等设备和部件的损坏，这种现象就是离心式压缩机的喘振，或称飞动。 下面以图 4.2-1 所示为离心压缩机的特性曲线 来说明喘振现象的原因。离心压缩机的特性曲线显 示压缩机压缩比与进口容积流量间的关系。当转速 n 一定时，曲线上点c 有最大压缩比，对应流量设 为P Q ，该点称为喘振点。如果工作点为B 点，要 求压缩机流量继续下降，则压缩机吸入流量 P Q Q < ，工作点从C 点突跳到D 点，压缩机出口 压力C P 从突然下降到D P ，而出口管网压力仍为 C P ，因此气体回流，表现为流量为零 同时管网压力 图4.2-1 离心压缩机的特性曲线 也下降到 D P ，一旦管网压力与压缩机出口压力相等，压缩机由输送气体到管网，流量达到A Q 。因流量A Q 大于B 点的流量，因此压力憋高到B P ，而流量的继续下降，又使压缩机重 复上述过程，出现工作点从B A D C B →→→→的反复循环， 由于这种循环过程极迅速，因此也称为“飞动”。由于飞动时机体的震动发出类似哮喘病人的喘气吼声，因此，将这种由于飞动而造成离心压缩机流量呈现脉动的现象，称为离心压缩机的防喘振现象。 2．喘振线方程 喘振是离心压缩机的固有特性。离心压缩机的喘振点与被压缩机介质的特性、转速等有关。将不同转速下的喘振点连接，组成该压缩机的喘振线。实际应用时，需要考虑安全余量。 喘振线方程可近似用抛物线方程描述为： θ 2 121Q b a p p += （4.2-1） 式中，下标1表示入口参数；p 、Q 、θ分别表示压力、流 量和温度；b a 、是压缩机系数，由压缩机厂商提供。喘振线可用图4.2-2 表示。当一台离心压缩机用于压缩不同介质 气体时，压缩机系数会不同。管网容量大时，喘振频率低，喘 振的振幅大；反之，管网容量小时，喘振频率高，喘振的振幅 小。 图4.2-2 离心压缩机的喘振线
防喘振
1. 压缩机的防喘振控制方案 以往方案大致可分为固定极限流量和可变极限流量防喘振控制两类。但到目前为止，对于不同摩尔质量、温度、压力的压缩气体，还没有一种切实可行的方法来有效、精确地计算压缩机的喘振线，通常都是建立一个较大的额外安全空间，保证机组在可预设的最佳工作状况下安全运行，但这种方法使得压缩机的工作效率大为降低，因此有关的专业技术人员一直在寻找更有效的方法来解决防喘振控制过程中的安全与效率问题。TS3000 系统的成功应用， 就较好地解决了此问题。 2. 喘振线作图的基本方法 压缩机防喘振控制系统的基本原理，如图2 所示。 图中：Yl=Y2/Y3=Pd/Ps=(PT2+ 1.0332)/(PT1+1.0332)； SP=Y4=V(Pd/Ps)+K(给定)；Y5= h/Ps=FT5/(PT1+1.0332)(测量)采用Pd／Ps 和c·h/Ps 做喘振曲线，其基本形状为抛物线，而采用Pd/Ps 和(c· h/Ps )2作图时得到的喘振线则在工作点附近基本呈直线形状(简化后，C2h/Ps)。 其关系式如下： h/Ps=V·(Pd/Ps)+K式中，Pd—压缩机出口压力(绝压)，kPa；Ps—压缩机入口压力(绝压)，kPa；C—常数(由孔板尺寸决定)，m2；h—孔板差压(与流量的关系式为Q2=H)，kPa 3. 工艺控制方案 (1)压缩机防喘振调节画面组成
(a)防喘振动态示意图，将压缩机实际工作点在防喘振示意图上相应显示。 (b)动态数据，将实际工作点数据在ESD 画面相应处显示。 (c)点击ESD 流程图上相应调节阀，可弹出PID 画面，可在线修改设定值或输出值。 (2)调节防喘振电磁阀设定3 种状态，正常运转状态下，可设定自动调节，开停工或异常状态下， 可设定手动调节或强制调节。 (3)报警 利用声光报警及画面报警提示。 (4)控制要点 (a)开压缩机前，应先将防喘振阀强制打开至100％。 (b)当压缩机实际工作点靠近防喘振线时，应提高压缩机转速，维持正常生产，若压缩机 转速已达最大，则应打开防喘振阀，并适当降低装置负荷，保证压缩机的正常运行。 (c)当压缩机进入喘振区，ESD 声光报警时，应立即打开防喘振阀，并相应降低装置生产 负荷，消除喘振，使压缩机回到正常工作区运转，避免压缩机损坏或故障。 (5)机组喘振线及防喘振线示意图 见图3。
循环气压缩机防喘振控制(内容充实)
循环气压缩机防喘振控制 摘要： 本文系统介绍TRICON系统在循环气压缩机机组防喘振控制的应用及控制原理。重点介绍防喘振系统的功能模块的构建，同时简述机组运行故障时的检修方法与分析思路。 关键词定义： 喘振机理喘振线防喘振控制安全裕量盘旋设定点 1、前言： 大型离心式压缩机组由于其高效，经济，在现代企业中应用广泛，成为工艺连续运行的“心脏”。但是由于其造价相对于往复式压缩机而言要高很多，控制系统复杂，而且占用的空间大等缺点，对于工艺成熟的企业一般不设置备用机组。喘振是离心式压缩机固有的特性，每一台离心式压缩机都有它一定的喘振区，因此只能采取相应的防喘振调节方案以防止喘振的发生。本文以天利高新技术公司醇酮厂的循环气压缩机C41101（SVK1-H型）为例，详细介绍TRICON三重化控制系统如何构建机组防喘振系统，并简述防喘振仪表常见故障的处理方法。 2、离心式压缩机喘振机理： 离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线是指压缩机的出口压力与入口压力之比(或称压缩比)与进口体积流量之间的关系曲线P2/P1～Q的关系，其压缩比是指绝对压力之比，特性曲线如图所示： 图2.1 离心式压缩机喘振曲线 由图2.1可见,其特性曲线随着转速不同而上下移动，组成一组特性曲线，而且每一条特性曲线都有一个最高点。如果把各条曲线最高点联接起来得到一条表征喘振的极限曲线，如图中虚线。所以，图中还有阴影部分称为喘振(或飞动)区；在虚线的右侧为正常工作区。实线与虚线之间是临界区，压缩机可以运行，但太靠近喘振区，应尽量避免长期工作。
图2.2固定转速机下的特性曲线 图2.2是一条某一固定转速机下的特性曲线,喘振时工作点由A-B-C-D-A反复迅速的突变。 喘振是一种危险现象，发生喘振时，可发现在入口管线上的压力表指针大幅度摆动，流量指示仪表也发生大幅度的摆动.喘振现象会损坏压缩机的各部件，轴承和密封也将受到严重损害，严重时造成轴向窜动，甚至打碎叶轮，烧轴，使压缩机遭受破坏。 喘振是离心式压缩机固有的特性，每一台都有它一定的喘振区，因此只能采取相应的防喘振调节方案以防喘振的发生。 3、工艺流程简介： 醇酮装置是利用环己烷（C6H12）在铁系催化剂的催化作用下与贫氧空气（氧含量：10%）中的氧组分发生氧化反应，生成环己醇（分子式：C6H11OOH）、环己酮（分子式：C6H10O）、还己基过氧化物（可分解为环己醇、环己酮）,前两者合称醇酮。另外，由于反应温度、氧气含量的不同，会产生甲酸、二元酸等付产品。 循环气压缩机组是用于反应尾气的重复利用，与来自新鲜空气压缩机C41102的新鲜空气配制贫氧空气（氧含量：10%）。循环气机组部分的实时工艺流程如图3.1，流程说明如下： 4.5MPa中压蒸汽自管网来，经过减温减压后至4.1MPa，用于驱动汽轮机（杭汽大陆产：B0.3-4.1/1.1型）C41101/2，蒸汽凝结水直接排入地沟。汽轮机通过齿轮变速箱升速后驱动贫氧空气压缩机C41101/1，使之达到18831r/min。 经过醇酮反应器贫氧催化反应消耗掉贫氧空气中氧组分的尾气，通过洗涤工艺后主要成分为氮气（N2：95.52%），氧气(O2:3.44%)、微量CO、CO2、环己烷蒸汽等。经过贫氧空气压缩机入口气液分离器分离出凝结液体后进入压缩机升压，经出口气液分离后进入气气混合器R41103，与来自新鲜空气压缩机的新鲜空气混合调配成氧含量为不大于10%的贫氧空气，送往醇酮反应器进行贫氧催化反应。
预旋技术防喘振原理
预旋技术防喘振原理 旋转进口导流叶片和静叶片的防喘机理:通过旋转进口导流叶片,使其出气角改变,控制导流叶片出气角的大小和方向可以使流入第一级动叶的气流攻角处于正常位置,调节旋转前面级的静叶片出气角可以使这些静叶片后的动叶处于满意的工况下工作,因而可以避免喘振,并使压气机偏 离设计工况下仍能保持正常工作。 从速度三角形分析,用旋转静叶片防止喘振的方法,就是在非设计工况时改变压气机速度三 角形上的预旋(改变C1u)来改变冲角i,使气流速度W1的方向,保持在设计值附近,部分地消除喘振。在图2中给出了如果进口导流叶片不能转动,当工作轮转速不变,气流轴向速度C1a发生变化(即来流流量发生变化)时叶型上气流的冲角所发生的改变。从图中可以看出在流量大于或小于设计流量时,转子叶片的来流攻角将小于或等于0,此时叶片压、吸力面就会发生不同程度的分离, 严重时可能导致压气机喘振。 图3表示借助于适当的转动导流叶片安装角可以使气流流入工作轮叶片通道内的相对速度方向在流量变化时保持不变,这就保证了转子叶片在非设计工况下都可以工作在设计状态附近,从而消除了喘振[4]。 可调进口导流叶片和静叶叶片,作为多级轴流压气机的防喘措施之一,其优点突出,不仅达到防喘措施,而其非设计工况下效率高,同时还可以改善燃机的加速性,又适用于高增压比压气机,所以这种防喘调节机构广泛地应于80年代新发展的压气机设计中,同时在大型风机中也得到很好的应用,如陕西鼓风机厂在这种理论指导下已成功研制出全静叶可调的大型鼓风机。 鉴于该方法广泛的工程应用前景,国内外许多学者、专家都在这方面开展了大量的探索研究,并取得许多卓有成效的理论和试验成果。我国张健等[4]应用试验的方法,在设计转速下,通过试验调节一台三级轴流压气机各级组合,找到了压气机的一组最佳角度匹配。试验结果分析表明,静叶角度的改变对压气机性能有着极为明显的影响,采用最佳角度匹配,最高绝热效率提高了7.4个百分点,稳定工作裕度也有显著的增加。对于如何改善低速状态下的压气机性能,夏联等[5]进行了一台七级轴流高压压气机的静叶调节试验研究。试验结果分析表明:在低速状态下,通过静叶角度优化调节能有效地改善压气机性能,拓宽稳定工作范围;并且,压气机低速性能受静叶可调角度的配比影响很大。静叶角度调节技术与其他技术相结合,能更有效地改善压气机性能。楚武利等[6]通过试验研究了带导叶的单级轴流压气机在进口导叶无预旋、全叶高预旋2度和叶顶端部预旋2度时,压气机总性能、基元性能及失速边界的变化情况。对比分析了三种导叶在不同转速下的性能曲线,结果表明导叶预旋对压气机在非设计转速下有很好的扩稳效果;进一步研究发现:利用端弯技术可以推迟轴流压气机不稳定流动的发生,扩大压气机稳定工作范围。另外西北工业大学的范非达等也在这方面开展了大量工作并取得良好的效果[7～8]。 但这种防喘措施结构比较复杂,特别是对多级静叶调节实现起来更加困难。此外从气动方面来看,这种方法只能着重改善气流沿叶高某一半径上的流动情况,对整个叶片的三维流动不能很好的兼顾,例如照顾了平均半径就不能很好地照顾叶尖和叶根。
高炉轴流风机防喘振控制系统优化及实验
高炉轴流风机防喘振控制系统优化及实验 摘要：针对萍钢4#高炉鼓风机存在的问题，阐明了防喘振控制优化的方案，包括工况点沿防喘线精确控制，入口温度对喉部差压、出口压力的补偿，提出了控制优化的具体实施方法，优化达到了预期目标。 【关键词】轴流风机防喘振优化实施 一、前言 高炉鼓风机是高炉炼铁生产的关键动力设备，为确保鼓风机的安全稳定运行，在其控制系统中必须配备防喘振自动控制，并应兼顾高炉生产、机组安全、节能降耗等各方因素，高炉作为鼓风机供风的负载，炉内状况瞬息万变，鼓风阻力发生扰动，控制系统将使防喘振阀动作，就会在高炉意外崩料和风机喘振之间处于两难的境地，本文以萍乡钢铁公司4#高炉鼓风机的防喘振控制优化为例，阐述控制系统在防喘振调节过程中如何保证送风压力的稳定性，在安全运行前提下充分发挥风机能力，进而为高炉稳产、高产奠定基础。 二、存在的问题 萍乡钢铁公司4#高炉采用AV45-13全静叶可调式轴流风机，由于防喘振控制侧重于保护鼓风机，加之防喘振控制品质不高，2010年投产以来，防喘振控制系统运行状况不甚理想，主要表现在以下几方面： 1）防喘阀开度基本在10%左右，轴流风机经常处于放风状态，造成大量无谓能量损失，放风噪声污染严重。 2）防喘振的控制品质有待提高：一旦高炉路况不顺，鼓风阻力增大使风机工况点进入调节区时，通常是采用人工紧急干预打开防喘阀使工况点回到稳定工作区，保守的安全意识使工况点总是远离防喘振线。 3）不同入口温度对风机喘振性能有较大影响，采用固定的喘振性能曲线不能真实地反映风机喘振性能，一方面可能影响风机的安全、稳定运行，另一方面可能制约风机供风能力的充分发挥。 三、防喘振控制优化方案 1．防喘振控制优化的先决条件 为了实现防喘振控制的优化，必须借助于性能优良的PLC系统。PLC的高速运算性能可使用户程序的扫描周期在10毫秒级，为有效克服鼓风阻力瞬变扰动成为可能；PLC丰富的运算和编程功能可以实现各种先进控制算法，达到预期的控制效果；PLC的高可靠性，实现风机控制系统的安全运行进而确保风机的安全可靠运行。4#高炉鼓风机采用西门子S7-400H PLC，配备冗余414CPU可很好地实现各项控制任务。 为了实现防喘振控制的优化，必须借助于性能优良的防喘振阀。防喘振阀具有可靠的快开性能，当一旦压力过高，可释放由于喘振引起的压力波动；防喘振阀应具有良好的调节性能，当运行点接近防喘振线时，能充分调节流量以防止起浪点；防喘阀应具备灵敏的阶跃响应，超调应限制在最小，可满足风机在启动和停车时的压力、流量变化。4#高炉鼓风机采用的fisher防喘阀可以较好地满足上述要求。 2. 工况点沿防喘线精确控制 （1）防喘振的基本控制方法以喉部差压为横坐标、以出口压力为纵坐标，建立了运行工况画面，画面包含喘振线（红线）、喘振报警线（黄线）和防喘振控制线（蓝线），黄线和蓝线分别设在红线下方97%和93.5%处，以实际运行工况下的喉部差压和出口压力坐标建立运行工况点，如下图所示。根据当前喉部差压（补偿后），在防喘线上查询对应的出口压力，作为防喘振控制的给定值SP，以当前风机出口压力作为防喘振控制的测量值PV，二者之偏差西门子STEP7的PID模块FB41进行控制运算，当工况点接近或越过蓝线时，PLC控制防喘阀打开一定角度，来减小压缩机出口的阻力，使工况点回到稳定工作区，以避免轴流风机喘振现象的发生。 在工况点接近喘振线时，要求轴流风机的防喘阀必须动作迅速，但防喘阀动作速度太快、动作幅度过大，势必会使风机出口压力、流量产生大幅度波动，影响高炉炉况的稳定。由于防喘振控制是以风机吸入气体流量和排气压力为调节对象，二者的变化都具有极强的瞬时性，而信号测量、计算输出、执行机构动作及工艺过程都不可避免会产生一定的时间滞后，在这样一个瞬时性非常强的闭环控制回路里，以滞后的测量信号为计算依据，采用的常规的PID运算，虽然可以在工况点跃过防喘线时迅速地打开放空阀，但无法使工况点在响应线附近被稳定控制，难以实现精确控制。
高炉轴流风机喘振分析及防喘振控制系统研究
高炉轴流风机喘振分析及防喘振控制系统研究 张红庆 陕西维远科技有限公司 710054 摘要：本文介绍了轴流风机喘振现象的形成机理、不同气温条件下喘振曲线的动态补偿方法，分析了常见的传统防喘振控制工艺中存在的不足，以及先进防喘振控制技术应用于高炉轴流风机的优化控制策略。 关键词：轴流鼓风机；防喘振；优化控制 引言 目前静叶可调式轴流风机在钢铁企业400~2000m3的高炉上已普遍使用。在高炉风机的控制系统中，防喘振控制系统是最核心的控制环节，必须综合考虑高炉生产、机组安全、节能降耗等多方面需求，如果在控制工艺中采用常规的简单、粗放的设计方法，不仅能耗浪费严重，也是极大的安全隐患。本文介绍的高精度防喘振控制系统，不仅可以更有效地保证机组和安全和稳定，同时也可以充份发挥机组的最大性能范围，对高炉安全性和产量的提高起到显著的促进作用。 轴流风机喘振现象的本质 为了更好地理解和设计防喘振控制系统，有必要对轴流压缩机形成发生喘振现象的本质原因加以说明。 轴流风机转子的叶片呈多级排列，每一级叶片环绕转子形成一组叶栅。空气流经过多级叶栅逐级压缩传递，最终经末级叶栅到达出口。在一定的静叶角度下，气体的流量与风机出口的压力有关，压力越高，流量越低。喘振是指风机达到出口压力极高、流量极低极限后的工况突变。
气流冲角及叶片背面表层气流脱离失速现象 气流沿轴向进入叶栅时，气流方向与风机叶片之间的夹角称为气流冲角。随着压力的增高，入口流量愈小，气流冲角也就愈大。当气流冲角增大到一定程度时，沿叶片的非工作面将发生气流脱离现象。这种现象称为脱流或失速。失速是叶轮式轴流输送设备都会遇到的一种现象，失速又叫旋转脱流，即由于气体对叶片的冲角过大而使得气流的流线脱离叶片表面，结果叶片表面处的气流变为紊流，同时可导致叶片颤振。失速区沿叶栅旋转传递和不断扩展，就会引起压缩机的工况突变，即喘振。 气流冲角增大至一定程度后，沿叶片背面形成气流脱离现象示意图 当风机发生喘振时，整个风机的管网系统气流周期性振荡现象，这时，轴流风机虽然仍在旋转，但对气体所做的功却不能提高风机的流量和压力，而是基本上转化为空气热能。风机的气动参数（流量、压力）将作大幅度的纵向脉动，且发出低沉的异常声音和震动。在轴流风机发生喘振时，纵向推力来回振荡会导致
轴流风机的防喘振控制..
长岭分公司关键机组防喘振控制 长岭分公司机动处李晖 一概述 透平式压缩机是利用高速旋转的叶轮（叶片组）对气体作功，将机械能加给气体，使气体压力升高，速度增大。在叶轮后部一般设置有面积逐渐扩大的扩压元件（扩压器），高速气体从叶轮流出后再流经扩压器，使气体的流速降低，将气体的速度能（动能）部分转变为压力能，压力继续提高。透平式压缩机气体的吸入、压缩和流出均是在连续流动的状况下进行的。 透平式压缩机按气流运动方向可分为三类： 离心式—气体在压缩机内沿离心方向流动 轴流式—气体在压缩机内沿与转轴平行方向流动 混流式—气体在压缩机内的流动方向介于离心式和轴流式之间 长岭分公司的关键机组分二种：离心式压缩机和轴流式压缩机，它们的原动机有三种：电动机，烟气轮机和蒸汽轮机，压缩机的主要作用是压缩空气和富气等工艺介质，使之达到工艺所需的流量、压力。关键机组是生产中的关键设备，它们的运行工况对压缩机安全、稳定、经济地运行和生产装置的正常运行十分重要，而在关键机组的诸多自控回路中，其防喘振控制是一项重要的安全保护措施。 二防喘振控制系统 喘振是透平压缩机的一种固有特性。 1.喘振的产生
压缩机的运行工况任何时候都可以用性能曲线来表示，通过性能曲线可以反映压缩机各种运行参数之间的关系并确定其性能，如图1所示的是反映压缩机出口压力与入口流量之间关系的性能曲线(入口温度、压力和转速不变)。当压缩机的流量沿着性能曲线减少流量达到其驼峰点流量（喘振点）时，在排出管内出现时大时小、时正时负的不稳定工况，在叶轮及扩压器的某一通道内还会发生时出现时消失的边界脱离涡流区，并且依次传给相邻的管道，产生一种低频率、高振幅的气流脉动，从而引起严重的振动和吼叫声，严重时可能引起压缩机和管道系统遭到破坏。 2. 喘振的机理 由于叶轮与叶片扩压器的形状及安装位置不可能完全对称及气流的不均匀性，当进气流量减小到某一个值时，进入叶栅的气流发生分离，这种分离首先发生在一个或几个叶片的流道中，影响进入相邻的流道的气流方向，由于进气冲角的变化及气流的分离区沿叶轮逆流旋转，以比叶轮旋转速度小的相对速度移动，在绝对运动中分离区沿叶轮旋转方向并以比叶轮旋转速度小的速度进行，即产生旋转分离。当旋转分离扩散到整个管道，压缩机出口压力突然下降，后面管路（或容器）中的气流倒流至压缩机内，瞬时弥补了压缩机流量的不足，恢复机组的正常工作，把倒流至压缩机内的气体压出处，又使压缩机流量减小， 入口流量 出口压力 1 图1 压缩机性能曲线图
压缩机防喘振控制方案
压缩机防喘振的两种方法 [分享]压缩机防喘振的两种方法 一、离心式压缩机喘振的原因 喘振是离心式压缩机的固有特性。产生喘振的原因首先得从对象特性上找。从图1中可见压缩机的压缩比P2/P1与流量Q的曲线上都有一个P2/P1值的最高点。在此点右面的曲线上工作，压缩机是稳定的。在曲线左面低流量范围内，由于气体的可压缩性，产生了一个不稳定状态。当流量逐渐减小到喘振线时，一旦压缩比下降，使流量进一步减小，由于输出管线中气体压力高于压缩机出口压力，被压缩了的气体很快倒流入压缩机，待管线中压力下降后，气体流动方向又反过来，周而复始便产生喘振。喘振时压缩机机体发生振动并波及到相邻的管网，喘振强烈时，能使压缩机严重破坏。 二、防喘振自控系统的可行性分析 为使压缩机安全有效和经济运行，在低负荷下操作时，其气量应始终保持在喘振区右边并留有一定的安全裕量，一般控制线位于超过喘振极限流量的5％—10％之处。只要保证压缩机吸人流量大于临界吸入量Qp，系统就会工作在稳定区，不会发生喘振。即在生产降负荷时，须将部分出口气体，经出口旁路阀返回到入口或将部分出口气放空，保证系统工作在稳定区。 三、防喘振自控系统的几种实现方法 目前常采用两类防喘振方法，即固定极限流量（或称最小流量）法与可变极限流量法 1．固定极限流量法 固定极限流量的防喘振控制系统，就是使压缩机的流量始终保持大于某一定值流量，如图1中的Qp，从而避免进入喘振区运行。此法优点是控制系统简单，使用仪表较少。缺点是当压缩机转速降低，处在低负荷运行时，防喘振控制系统投用过早，回流量较大，能耗较大。 2．可变极限流量法
在压缩机负荷有可能通过调速来改变的场合，因为不同转速工况下，极限喘振流量是一个变数，它随转速的下降而变小，所以最合理的防喘振控制方法，应是留有适当的安全裕量，使防喘振调节器沿着喘振极限流量曲线右侧的一条安全控制线工作，这便是可变极 限流量法。 常用控制方案有两种：一是采用测量压缩机转速，经函数发生器作为流量调节器给定值（图2)。二是根据防喘振控制线的数学表达式，用常规仪表来模拟表达式（1），控制流程如图3所示。近年来随着数字仪表和微处理器的发展，这样的控制系统已容易实现。 其中a、b由压缩机制造厂决定，C是一个常数。 式中M—分子量 z—压缩系数 R—气体常数 k—综合流量系数 四、防喘振控制系统的实现方法 水气厂一英格索兰空气压缩机，型号为C90M × 3，三级压缩，流量11942m3/h，进气压力（绝）0.09MPa，排气压力（绝）0.9MPa，功率1305kW。防喘振控制
CCC 压缩机防喘振控制技术
CCC 压缩机防喘振控制技术 作者：https://www.sodocs.net/doc/3318978797.html, 来源：本站发表时间：2010-6-5 17:27:55 点击：68 CCC 压缩机防喘振控制技术 1. 喘振现象 喘振是涡轮压缩机特有的现象，我们可以从下图的简单模型来解释这一特性，从图中可以看出，当容器中压力达到一定值时，压缩机运行点由D 沿性能曲线上升，到喘振点A ，流量减小压力升高，这一过程中流量减小压力升高，由A 点开始到B 点压缩机出现负流量即出现倒流，倒流到一定程度压缩机出口压力下降（B-C），又恢复到正向流动（C-D ），这样，气流在压缩机中来回流动就是喘振，伴随喘振而来的是压缩机振动剧烈上升，类似哮喘病人的巨大异常响声等，如果不能有效控制会给压缩机造成严重的损伤，喘振工况的发展非常快速，一般来讲在1-2 秒内就以发生，因而需要精确的控制算法和快速的控制算法才能实现有效的控制。 2. 喘振控制
通常压缩机都会有一系列的性能曲线图（如下图所示），其坐标是多变压头-入口流量，由于压缩机入口条件的不同（如温度、压力、分子量等）其喘振曲线是分散的多条曲线，给喘振的控制带来困难，CCC 根据压缩机的设计理论、喘振理论和自己的经验，开发出了一套计算方法和软件，可以将多变的入口条件的喘振曲线转化成与入口条件无关的曲线（如下图），这样就可以方便地确定喘振点，而一般来讲压缩机制造厂商提供的性能曲线，是计算值，会有一定偏差，特别是旧机组的性能会发生变化，或者没有性能曲线，为了精确控制，需要对喘振曲线做现场测试，传统的测试方法需要由经验丰富的测试工程师来进行测试，人为地判断压缩机是否到达喘振点，这样做带来了巨大的风险，因为人的判断无法保证100%的准确。而且由于到喘振点时，需要人来手动控制打开防喘振阀，往往会动作滞后或过早打开，难以避免给机组造成损伤或无法实现准确测量，CCC 的喘振算法和控制算法能够在自动状态下测量喘振曲线，从而避免了人为测量的风险，并能准确测量记录线，这一功能是CCC 的专利技术而且是世界独一无二的。
陕鼓轴流压缩机控制系统
轴流压缩机自控系统 第一部分轴流压缩机概述 一、轴流压缩机 1.离心风机与轴流风机的区别 离心风机——轴向进气，径向排气。即：气流流动方向垂直轴线。 轴流风机——轴向进气，轴向排气。即：气流流动方向平行于轴线。
2、轴流压缩机产品型号含义 A 40——9 动叶级数 轮毂直径cm 静叶不可调轴流压缩机 A V 56——13 动叶级数 轮毂直径cm 全静叶可调轴流压缩机 3、轴流压缩机结构 AV型轴流压缩机主要件名称 机壳、静叶承缸、调节缸、主轴、动叶片、静叶片、轴承箱、支承轴承、止推轴承、进口圈、扩压器、液压伺服马达（或电动调节机构）、密封。
4、轴流压缩机机组配置形式1）汽轮机拖动
2）电机拖动 二、机组控制系统 1、分类 1）按作用分 ☆第二种配置形式：汽轮机拖动的两机组，由汽轮机+风机构成。 风机 汽机 低压端 高压端 进汽端 排汽端 控制系统 压缩机组监控保护 生产工艺调节
透平机组控制系统按其服务对象一般分为生产工艺调节和机组运行状态的监控及保护。 生产工艺调节主要是指为满足生产工艺需要，机组控制系统完成对机组运行参数的调整，它是生产的需要，是机组所服务的装置的工艺需要。 机组运行状态的监控及保护，是指为机组操作人员提供了解机组运行状况的界面同时提供保证机组能正常、安全、可靠地运行的监控与安全自保功能。工艺调节功能主要是对压缩介质的流量、压力的调整。调整的手段主要有：调整静叶（或进口导叶、进口节流门）角度、改变机组转速等。机组运行状态的监控及保护功能主要完成对机组运行过程中的各种运行参数的采集、显示、记录以及完成各种逻辑联锁与保护功能。 2）按专业分 2、自控系统组成
离心式压缩机的防喘振控制
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 离心式压缩机的防喘振控 制 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-5913-30 离心式压缩机的防喘振控制 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 一、离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线通常指：出口绝对压力户2与人口绝对压力p1之比(或称压缩比)和入口体积流量的关系曲线；效率和流量或功率和流量之间的关系曲线。对于控制系统的设计而言，则主要用到压缩比和入口体积流量的特性曲线，见图6—20中实线。 离心式压缩机在运行过程中，有可能会出现这样一种现象，即当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也会剧烈振动，并发出“哮喘”或吼叫声，这种现象就叫做离心式压缩机的“喘振”。 喘振是离心式压缩机的固有特性，而事实上少数离心泵也可能喘振。离心泵工作中产生不稳定工况需要两个条件：一是泵的玎—Q特性曲线呈驼峰状；二
PLC 在压缩机防喘振控制系统中的应用
PLC在压缩机防喘振控制系统中的应用 前言 抚顺乙烯化工有限公司空分装置空压机防喘振控制系统原来采用FOXBORO盘前二次表来实现，并采用继电器实现其相关联锁逻辑功能，实现手段不仅落后，维护工作量大，而且还经常出现原因不明的意外停车，防喘振控制系统运行也不理想。该装置原控制系统发生爆炸事故之后，现在采用美国GE-Fanuc公司的90-30双机热备型PLC来实现空压机的防喘振功能和机组联锁保护，使用日本Digital公司的GP-470触摸屏来实现监视和操作功能。现在不仅操作直观方便、停车原因明确，也使空压机的防喘振系统设计更加完善，机组运行更加平稳。 空压机工艺简介 抚顺乙烯空分装置采用法国空气液化公司的专利，该装置以空气为原料，经过过滤、压缩、净化、精馏、蒸发等工序，最后分离出产品氧气和产品氮气。吸入的原料空气经过滤后除去灰尘和杂质，过滤后的空气由空气压缩机K601进行压缩，加压后送往下游净化岗位。空压机K601系离心式压缩机，由电机带动，分两级压缩，两级分置于电机两侧即K601A和K601B。空压机K601设计流量为31500 Nm3/h，功率为3200kw，转速为1450rpm,由法国苏尔寿（SULZER）公司制造。 喘振现象的产生 压缩机在工作过程中，当入叶轮的气体流量小于机组该工况下的最小流量（即喘振流量）限时，管网气体会倒流至压缩机，当压缩机的出口压力大于管网压力时，压缩机又开始排出气体，气流会在系统中产生周期性的振荡，具体体现在机组连同它的外围管道一起会作周期性大幅度的振动，这种现象工程上称之为喘振。 喘振是离心式压缩机的固有特性，当发生喘振时需采取措施降低出口压力或增大入口流量，尽量降低喘振时间。为了确保压缩机稳定可靠地工作，防止用量波动发生喘振，该装置设计了防喘振放空阀，当下游工艺设备空气用量减少或压缩机出现喘振时，可由放空阀减量放空来平衡。 防喘振方案的实施 防喘振控制系统描述 1．系统结构 本系统采用GE Fanuc 90-30 PLC 作数据采集和控制，为了保证系统的可靠性，控制部分采用双机热备结构，电源、CPU、通讯模块和通讯总线、以太网通讯模块等都是冗余的，通过
陕西鼓风机厂轴流压缩机培训教材
目录 一、轴流压缩机的发展概况 二、轴流压缩机的基本工作原理 三、机组的自动调节及保安系统 四、轴流压缩机选型 五、轴流压缩机与管网联合工作 六、轴流压缩机配套辅机设备 七、其他
一、轴流压缩机的发展概况 在十九世纪，轴流式鼓风机已应用于矿山通风和冶金工业的鼓风。但限 于当时的理论研究和工业水平还比较落后，这种风机的全压只有10～30mmH2，O效率仅达15～25%。 1853 年都纳尔（Tournaire ）向法国科学院提出了多级轴流式压缩机的 概念。1884 年英国 C.A. 帕森斯（Parsons）将多级反动式透平反向旋转， 得出了第一台实验用轴流式压缩机，但效率很低。二十世纪初期，帕森斯 制造了第一台轴流式压缩机，19 级，流量85m3/min，压力12.1kPa·G，转速4000r/min ，效率约60%。由于效率低，故轴流式压缩机未能成功地推广应用。 从二十世纪三十年代开始，由于航空事业发展的需要，对航空燃气轮机 进行了大量的理论和试验研究，特别是对轴流式压缩机的气体动力学的理 论研究和平面叶栅吹风的实验研究，使轴流压缩机的理论和设计方法不断 完善，效率提高到80～85%。从四十年代开始，轴流式压缩机已广泛应用于航空燃气轮机中，迄今仍占有很重要的地位。现代轴流式压缩机的效率可 高达89～91%，甚至更高。 瑞士苏尔寿（SULZER）公司是世界上轴流压缩机设计制造技术的先进代表。1932 年苏尔寿公司制造了世界上第一台增压锅炉使用的工业轴流压缩机，1945 年苏尔寿公司制造了第一台轴流式高炉鼓风机，其流量为1200～1800m3/min，压力为78775～142179Pa(G)，转速为5200r/min ，功率为3900kW，由电动机驱动。此后轴流式高炉鼓风机逐渐被采用，多为固定静
ccc压缩机防喘振控制技术
CCC压缩机防喘振控制技术(Antisurge Control) 1. 喘振现象 喘振是涡轮压缩机特有的现象从图中可以看出压缩机运行点由D沿性能曲线上升流量减小压力升高由A点开始到B点压缩机出现负流量即出现 倒流B-C C-D这样 伴随喘振而来的是压缩机振动剧烈上升 如果不能有效控制会给压缩机造成严重的损伤 一般来讲在1-2秒内就以发生 2. 喘振控制 2.1 喘振线的确定 通常压缩机都会有一系列的性能曲线图由于压缩机入口条件的不同压力其喘振曲线是分散的多条曲线 CCC根据压缩机的设计理论 可以将多变的入口条件的喘振曲线转化成与入口条件无关的曲线 而一般来讲压缩机制造厂商提供的性能曲线是计算值特别是旧机组的性能会发生变化或者没有性能曲线 传统的测试方法需要由经验丰富的测试工程师来进行测试 这样做带来了巨大的风险
确往往会动作滞后或过早打开 CCC的喘振算法和控制算法能够在自动状态下测量喘振曲线这一功能是CCC的专利技术而且是世界独一无二的 2.2 喘振控制算法 在传统的防喘振控制算法中用运行点的流量与喘振点的流量比较放空阀这样做会造成大量的回流能量和造成工艺的扰动甚至中断
2,1)(op r s q hr f S = 2,1)(SLL r q hr f = 喘振线上的点1)(2,1==op r s q hr f S 因而 Ss ＜1的区域为安全区域 从而实现控制 各种控制线及其相互之间的关系 (1) Surge Limit Line, SLL 压缩机在不同的工况下有不同的性能曲线所有这些 点构成了一条喘振极限线SLL CCC 防喘振控制算法在喘振极限线SLL 右边设置了一个可变的安全裕量 b ???ó?1???úμ?á÷á? è?1?2ù×÷μ?3?1y?a?????T RTL 位于SCL 与SLL 之间 如果操作点超过这个极限 安 全保险响应将增加喘振控制线的裕度(总b 值)SOL 线在喘振极限线的左 边 (5) Tight Shut-off Line, TSL TSL 定义最小的SCL 的偏差 二者之间的距离为d 1
离心式压缩机的防喘振控制与阀门选型
晋升任职资格送审论文评审表
论文编号：＿＿＿＿＿＿＿ 专业：生产过程自动化 论文题目： 离心式压缩机的防喘振控制与阀门选型 内容摘要： 离心式压缩机在工业生产中的应用越来越广泛。 本文对离心式压缩机的固有特性喘振进行了详细的 分析。重点分析了乙烯装置裂解气压缩机防喘振系 统的独特设计、工作原理及在TPS控制平台上的逻 辑实现，并对防喘振控制阀的合理选型进行了有益 的探讨。这为离心式压缩机防喘振控制系统的设计 提供了值得借鉴的经验。
目录 前言........................................... 错误!未定义书签。第一章喘振的产生及预防.......................... 错误!未定义书签。 一、喘振的产生过程..................................................... 错误!未定义书签。 二、喘振的预防......................................................... 错误!未定义书签。 三、常用的防喘振控制系统............................................... 错误!未定义书签。第二章乙烯装置裂解气压缩机的防喘振控制.......... 错误!未定义书签。 一、概述............................................................... 错误!未定义书签。 二、防喘振控制系统的实现............................................... 错误!未定义书签。第三章防喘振控制阀的合理选型.................... 错误!未定义书签。 一、合理选型防喘振阀，至关重要......................................... 错误!未定义书签。 二、防喘振控制阀计算的步骤............................................. 错误!未定义书签。 三、以防喘振控制阀FV205为例说明阀门选型的计算......................... 错误!未定义书签。第四章结束语................................... 错误!未定义书签。
离心式压缩机的防喘振控制(正式版)
文件编号：TP-AR-L6485 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 离心式压缩机的防喘振 控制(正式版)
离心式压缩机的防喘振控制(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 一、离心式压缩机的特性曲线与喘振 离心式压缩机的特性曲线通常指：出口绝对压力户2与人口绝对压力p1之比(或称压缩比)和入口体积流量的关系曲线；效率和流量或功率和流量之间的关系曲线。对于控制系统的设计而言，则主要用到压缩比和入口体积流量的特性曲线，见图6—20中实线。 离心式压缩机在运行过程中，有可能会出现这样一种现象，即当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也会剧烈振动，并发出“哮喘”或吼叫声，这种现象就叫做离心式压缩机的
“喘振”。 喘振是离心式压缩机的固有特性，而事实上少数离心泵也可能喘振。离心泵工作中产生不稳定工况需要两个条件：一是泵的玎—Q特性曲线呈驼峰状；二是管路系统中要有能自由升降的液位或其他能贮存和放出能量的部分。 因此，对离心泵的情况，当遇到具有这种特点的管路装置时，则应避免选用具有驼峰型特性的泵。 对离心压缩机，由于它的性能曲线大多呈驼峰型，并且输送的介质是可压缩的气体，因此，只要串联着的管路容积较大，就能起到贮放能量的作用，故发生不稳定跳动的工作情况便更为容易。连接离心式压缩机不同转速下的特性曲线的最高点，所得曲线称喘振极限线，其左侧部分称为喘振区，如图6—20中
基于防喘振控制系统的防喘振控制方法与制作流程
本技术公开基于防喘振控制系统的控制方法，包括监测风机出口压力，并将监测到的压力信号传送至第一控制模块；监测风机入口温度，并将监测到的温度信号传送至第二控制模块；根据监测的压力在规定时间内跳跃的次数判断机组是否发生喘振，并在判断发生喘振时，并控制第一定位器、第二定位器、入口导叶电动执行机构及防喘振阀进行防喘振控制；根据监测的温度在规定时间内上升的度数判断是否发生喘振，并在判断发生喘振时，并控制第一定位器、第二定位器、入口导叶电动执行机构及防喘振阀进行防喘振控制；本技术通过对风机出口压力的监测及控制，及对风机入口的温度的监测及控制，从而精确及有效进行了防喘振控制，减少了故障点。 权利要求书 1.一种基于防喘振控制系统的防喘振控制方法，该防喘振控制系统是 污水处理厂用GM鼓风机无流量计的防喘振控制系统，所述防喘振控制系 统包括风机入口温度监测模块、风机出口压力监测模块、防喘振阀、第一 控制模块、第二控制模块、第一定位器、第二定位器、入口导叶电动执行
机构；其特征在于，所述方法包括： 通过所述风机出口压力监测模块监测风机出口压力，并将监测到的压 力信号传送至第一控制模块； 通过所述风机入口温度监测模块监测风机入口温度，并将监测到的温 度信号传送至第二控制模块； 通过所述第一控制模块根据所述监测的压力在规定时间内跳跃的次数 判断机组是否发生喘振，并在判断发生喘振时，并通过所述第一控制模块控制第一定位器、第二定位器、入口导叶电动执行机构及防喘振阀进行防喘振控制； 通过所述第二控制模块根据所述监测的温度在规定时间内上升的度数 判断是否发生喘振，并在判断发生喘振时，并通过所述第二控制模块控制第一定位器、第二定位器、入口导叶电动执行机构及防喘振阀进行防喘振控制。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一控制 模块根据所述监测的压力在规定时间内跳跃的次数判断机组是否发生喘振，并在判断发生喘振时，并通过所述第一控制模块控制第一定位器、第二定位器、入口导叶电动执行机构及防喘振阀进行防喘振控制包括： 设定判断机组喘振的计次周期时间t3；